P4 Efferente supressie van OAE

INLEIDING → opgelet veel afbeeldingen (vooral herhaling)

efferent = effect = centraal nr perfeer

afferent = perifeer nr centraal

UHC = efferent, IHC = afferetn

Anatomie van het auditief systeem

Benig labyrint
• 2¾ windingen rond centrale as (modiolus)

Membranair labyrint
• Scala vestibuli – perilymfe
• Scala media – endolymfe
• Scala tympani – perilymfe

Belangrijke membranen
• Membraan van Reissner
• Basilair membraan

Orgaan van Corti
• Haarcellen
– Inwendige haarcellen (IHC)
▸ 1 rij, ±3500
▸ U-vormige stereociliënbundel (±60 stereocilia)
– Uitwendige haarcellen (OHC)
▸ 3 rijen, ±10500
▸ W-vormige stereociliënbundel (20–100 stereocilia)

Tectoriaal membraan
• Van spirale limbus naar steuncellen
• Contact met langste stereocilia van OHC
• Onderdeel van cochleaire partitie

Cochleaire partitie van basis naar apex:

Resonantie-theorie (von Helmholtz, 1862)
• Geluid → specifieke resonantiepunten op basilair membraan

Von Békésy (1949): Lopende golf
• Longitudinale golf + Transversale golf
• Basilair membraan:

• Breedte & massa nemen toe richting apex

• Stijfheid neemt af richting apex

Oorzaak:
• Aantal & eigenschappen van haar- en steuncellen
• Structuur van het basilair membraan

Resultaat:
• Hogere capaciteit om hoogfrequente drukveranderingen te absorberen richting apex
• Tonotopie:

• Basis → hoge frequenties

• Apex → lage frequenties

AUDITIEF SYSTEEM
1.2.2. Functie

1. Het basilair membraan scharniert ter hoogte van de inwendige pilaarcellen en maakt een opwaartse en neerwaartse verplaatsing.

2. Het Orgaan van Corti en het tectoriaal membraan bewegen ten opzichte van elkaar.

3. De stereocilia van de OHCs worden afgebogen.

4. De stereocilia van de IHCs worden afgebogen door de verplaatsing van de endolymfe tussen het tectoriaal membraan en het basilair membraan.

5. Rarefactie: stereocilia buigen naar grootste stereocilium → depolarisatie → elektrische puls.
   Condensatie: stereocilia buigen weg van grootste stereocilium → hyperpolarisatie → geen puls.

6. Afbuigen naar langste stereocilium opent ionkanalen aan de tip van de stereocilia.

7. Door potentiaalverschil veroorzaakt K⁺ influx depolarisatie → neurotransmitter vrijgesteld → afferente auditieve zenuwvezel gestimuleerd.

Samenstelling vochtcompartimenten

Samenstelling vochtcompartimenten ̶ Perilymfe ‒ Hoge Na+ ‒ Lage K+ ̶ Endolymfe ‒ Hoge K+ ‒ Lage Na+ ̶ Potentialen ̶ Endocochleaire potentiaal:
+ 80 mV
̶ Rustpotentiaal OHC: -70 mV ̶ Rustpotentiaal IHC: -40 mV

1. AUDITIEF SYSTEEM
1.2.3. Passief of actief systeem?

Passieve, macromechanische trillingen
• Beweging van de cochleaire partitie t.o.v. omliggende structuren
• Verklaart niet: hoge auditieve gevoeligheid, scherpe frequentieselectiviteit, dynamisch bereik

Actief proces (UHC!)
• Gold (1948): actief mechanisme om demping door vloeistofviscositeit tegen te gaan
• Kiang et al. (1965), Russell & Sellick (1978): scherp getunede neurale responsen bij IHCs
• Kemp (1978): ontdekking van OAEs → non-lineair mechanisme
• Davis (1983): cochleaire versterker
• Brownell (1990): motiele responsen van OHCs

Cochleaire non-lineariteit
• Respons amplitude groeit niet-proportioneel met stimulus amplitude
• Aanwezigheid van harmonieken & intermodulatieproducten

Systemen:
• Passief: macromechanische trillingen: beweging cochleaire partitie t.o.v. de omliggende structuren → bij hoge geluidsdrukken
• Actief: micromechanische trillingen: beweging in de cochleaire partitie → bij lage geluidsdrukken

Efferente innervatie

Laterale olivocochleaire bundel: vnl. IHCs
̶ Mediale olivocochleaire bundel: vnl. OHCs

(Afferente innervatie ̶ Type 1 vezels ‒ 90-95% ‒ IHCs ̶ Type 2 vezels ‒ 5-10% ‒ OHCs)

hersenstam → MO = stapedius reflex

Wat zijn OAEs?

• Bijproduct van het cochleair amplificatieproces, waardoor akoestische energie, geproduceerd in de cochlea,
  wordt opgevangen in de gehoorgang

• Representatie van de integriteit van de OHCs

• Classificatie o.b.v. stimulus:

welke OAE’s

Transiënte OAEs Click of toneburst > 99% Relevant
Distorieproduct OAEs Twee zuivere tonen > 99% Relevant
Stimulusfrequentie OAEs Continue zuivere tonen Onbekend Niet relevant

TEOAEs

Wanneer zijn TEOAEs aanwezig?
• Op een frequentieband bij band-SNR ≥ 3 dB

Screeningcriteria:
• Pass: > 3 banden
• Partial pass: exact 3 banden
• Fail: < 3 banden

Wanneer zijn TEOAEs normaal?
• Nagaan op basis van normwaarden

DPOAEs

Primaire tonen:
• f₂ > f₁ met ratio f₂/f₁ = 1.22
• L₂ < L₁ of L₁ = L₂

Distortieproduct:
• 2f₁ – f₂

DPOAEs zijn aanwezig:
• Op de frequentieband bij band-SNR ≥ 3 à 6 dB

DPOAEs zijn normaal:
• Nagaan op basis van normwaarden

I-O functie:
• Bevat o.a. DP-drempel en slope

OAES Beïnvloedende factoren

1. Anatomic External Ear Status
• Cerumen, vernix, debris → occlusie van probe → kleine of afwezige OAEs

2. Middle Ear Status
• Leeftijdsgebonden veranderingen in transferfunctie
• Subklinische afwijkingen in impedantie/reflectie
• Effect: amplitude ↓, spectrale samenstelling verandert, minder OAE-energie bij afwijkingen

3. Cochlear Status
• Subklinische OHC-dysfunctie → abnormale OAE ondanks normaal gehoor

Niet-pathologische factoren:

4. Leeftijd
• Kinderen: grotere amplitudes, breder spectrum (oorzaak: anatomie, transmissie, cochlea)
• Volwassenen: leeftijd op zich weinig invloed, behalve hogere frequenties ↓ bij veroudering

5. Geslacht
• TEOAEs: grotere amplitudes bij vrouwen (mogelijke anatomische verschillen)
• DPOAEs: nauwelijks verschil
• SOAEs: verhogen TEOAE-amplitude in bepaalde frequenties

6. Gehoorgangakoestiek
• Geen invloed op TEOAEs
• Wel invloed op DPOAEs > 4000 Hz (standing waves → meetfouten bij 5000–7000 Hz)

7. Ruis
• Grote invloed op beide (TEOAE & DPOAE), vooral < 2000 Hz

SSOAE

synchronised spontane …

stabiel in de tijd, lage I, veranderende amplitude

sponane bewegingen basilaire membraan

OAES ̶ Gehoorverlies

OAEs binnen de pediatrische populatie

1. Newborn Hearing Screening
• OAEs kunnen betrouwbaar worden geregistreerd bij pasgeborenen
• Uitvoerbaar in kraamafdeling
• Normale OAEs → normale cochleaire functie
• Abnormale OAEs → zelfs bij milde sensorische gehoorverlies
• Doel: detectie van sensorische gehoorstoornis
• Korte testtijd, uitvoerbaar door niet-audiologisch personeel

2. Diagnostische Pediatrische Audiometrie
• Electrofysiologisch → niet afhankelijk van gedrag
• Specifieke beoordeling van cochleaire functie
• Mogelijk bij slapende of gesedeerde kinderen
• Relatief korte testtijd
• Oor-specifieke informatie

3. Beoordeling bij vermoed Functioneel Gehoorverlies
• Niet afhankelijk van gedrag
• Normale OAEs → normale sensorische functie
• Frequentiespecifieke informatie

4. Monitoring van Ototoxiciteit
• OAEs zijn site-specifiek voor cochleaire dysfunctie
• Ototoxische medicatie beïnvloedt OHC-functie → OAEs afhankelijk van OHC-integriteit
• Mogelijk bij patiënten die geen gedragsmatige audiometrie kunnen uitvoeren
• Detecteert dysfunctie vóór pure-tone audiometrie
• Frequentiespecifieke informatie

OAEs binnen de volwassen populatie

1. Assessment bij Verdacht Functioneel Gehoorverlies
• Niet afhankelijk van gedragsrespons
• Normale OAEs → normale sensorische functie
• Frequentiespecifieke informatie

2. Differentiatie Cochleair vs. Retrocochleair dysfunctie
• OAEs zijn site-specifiek voor cochleaire dysfunctie
• In combinatie met ABR → onderscheid sensorisch vs. neurale stoornis

3. Monitoring van Ototoxiciteit
• OAEs detecteren cochleaire dysfunctie vóór pure-tone audiometrie
• Site-specifiek voor OHC-integriteit
• Niet afhankelijk van gedragsrespons

4. Tinnitus
• OAEs geven objectieve info over cochleaire dysfunctie bij tinnitus met normaal audiogram
• Frequentiespecifieke correlatie met tinnitusfrequentie

5. Noise/Music Exposure
• OAEs detecteren vroege cochleaire schade bij normale audiogrammen
• Overmatige geluids-/muziekintensiteit beïnvloedt OHC-functie
• OAEs = vroegtijdige waarschuwingssignaal

Wat is efferente suppressie van OAEs?

Wat is het?
• Vermindering van OAE-amplitude door efferente innervatie van de cochlea
• Komt tot stand via het Olivocochleaire systeem (Rasmussen)
• Effect: reductie van OHC-activiteit

Auditieve systemen:
• Perifeer auditief systeem
• Centraal auditief systeem:

• Van cochleaire kern tot auditieve cortex

• Afferent: ventrale/dorsale cochleaire kern → superieur olijfcomplex → laterale lemniscus → colliculus inferior → corpus geniculatum mediale → auditieve cortex

Belangrijk:
• Efferente suppressie = feedbackmechanisme dat de cochleaire versterking reguleert
• Speelt rol in selectieve aandacht en bescherming tegen lawaai

Werking efferente suppressie van OAEs

Doel:
Reductie van OAE-amplitude door efferente activiteit → regulatie van cochleaire versterking

Stappen:

1. Contralateraal signaal activeert contralaterale cochlea → afferente auditieve zenuwvezels.

2. In het olivair complex: neurale connecties tussen afferente en efferente auditieve kernen.

3. Contralaterale activatie van efferente regio’s → transmissie van efferente signalen via twee sets olivocochleaire bundels naar de cochlea.

4. Ipsilaterale routes → efferente innervatie van OHCs in het gestimuleerde oor; contralaterale routes → innervatie van OHCs in beide cochlea’s.

5. Stimulatie van ipsilateraal of contralateraal oor reduceert OAE-amplitude = efferente suppressie.

6. Suppressie van afferente respons door verandering in micromechanische eigenschappen van OHCs via MOC-systeem (Medial Olivocochlear system).

7. Mediale efferenten induceren hyperpolarisatie → contractie van OHCs vermindert.

8. Resultaat: minder versterking door OHC-activiteit.

Wat is de rol van de MOC?

Primair:
• Regulatie van afferente input → beïnvloedt zenuwvezels van IHCs
• Selectieve auditieve aandacht

• Auditieve adaptatie (verminderen luidheid van continu geluid nabij drempel)

• Perceptueel leren → auditieve plasticiteit
  • Auditieve perceptie in ruis

• Verbeteren interne spectrale & temporele resolutie

• Verbeteren intensiteitscodering

Secundair: Bescherming tegen lawaai

• Indirect effect:

  • Geluidsconditionering → modulatie van gevoeligheid door voorafgaande blootstelling (‘toughening effect’)

• Direct effect:

  • Inhibitie van OHC-activiteit → minder cochleaire versterking → minder input naar auditieve zenuw

  • Mogelijke invloed op individuele gevoeligheid voor lawaai

correlatie luidheid en surpressie

• onderzoek: dieren gevonden, bij mensen geen correlatie gevonden

Effect van contralaterale akoestische stimulatie

SOAEs
• Verandering in frequentie: upward shift
• Verandering in amplitude

TEOAEs
• Effect op spectrum: 1–4 kHz
• Effect op amplitude: absoluut verschil 1–4 dB

DPOAEs
• Effect op spectrum: 1–3 kHz
• Effect op amplitude: absoluut verschil 1–4 dB

EFFERENTE SUPPRESSIE VAN OAES gehoorverlies

Normaalhorenden:

• Aanwezigheid van efferente suppressie van OAEs bij contralaterale akoestische stimulatie

Endocochleair gehoorverlies:

• Indien OAEs afwezig: afwezigheid van efferente suppressie van OAEs bij contralaterale akoestische stimulatie

• bij schade UHC

Retrocochleair gehoorverlies:

• Afwezigheid van efferente suppressie van OAEs bij contralaterale akoetische stimulatie

Invloed van niet-pathologische subjectgebonden factoren

1. Intersubject Variability
• Sommige normale personen tonen weinig of geen effect, anderen duidelijke en robuuste suppressie.

2. Ontwikkelingsleeftijd
• Preterm: minimale of geen suppressie (immature efferente paden, olivocochleaire bundel, synapsen bij OHCs).
• Term: lichte suppressie mogelijk.

3. Leeftijd
• Verminderde suppressie bij veroudering.

4. Akoestische Reflex
• Contractie van stapediusspier → verandering in middenoortransmissie → beïnvloedt OAE-metingen.
• Gebruik lage suppressorintensiteit om reflex te vermijden.

5. Akoestische Crossover
• Te hoge suppressorintensiteit → signaal kruist naar ipsilateraal oor → ipsilaterale masking van stimulus of respons → CAS-effect ongeldig.

. EFFERENTE SUPPRESSIE VAN OAES ̶ Rol van stapediusreflex

Rol van stapediusreflex:
• Twijfelachtig verband met OAE-suppressie

Belangrijke punten:
• Stimuli die OAE-suppressie veroorzaken zijn lager dan intensiteit om stapediusreflex uit te lokken
• Akoestische stimulatie < 80 dB SPL → onder drempel van stapediusreflex
• OAE-suppressie met contralaterale stimulatie ook bij personen met stapediusparalyse
• Impedantieverandering beïnvloedt vooral energie < 1000 Hz
• OAE-suppressie gemeten bij frequenties lager én hoger dan 1000 Hz

3.6. Invloed van de suppressor op Efferente Suppressie

• Intensity level
  • Suppressor moet net hoorbaar zijn om effect te hebben
  • Effect ↑ bij matige intensiteit
  • Moet < akoestische reflexdrempel en < intra-aurale attenuatie → voorkomt crossover/masking

• Frequency
  • Breedbandruis = meest effectief
  • Smalbandruis → suppressie binnen frequentieband
  • Clicks = minder effectief
  • Pure tonen = minst effectief

• Duration
  • Lange stimulusduur nodig: ≥ 50 ms (tot 500 ms) voor activatie van OCB (Olivocochleaire Bundels)

• Laterality
  • Suppressie grootste bij binaurale ruis, minder bij ipsilaterale, minst bij contralaterale stimulatie
  • Mediale olivocochleaire vezels:

  • Contralateraal activeert ± 1/3 van vezels

  • Ipsilateraal activeert ± 2/3 van vezels

Wat wordt het meest gebruikt in de praktijk? (lateraliteit)

• Contralaterale stimulatie is het meest toegepast bij efferente suppressie van OAEs.
  Waarom?
  • Het is praktisch en eenvoudig te implementeren.
  • Het geeft een duidelijke maat voor de werking van het mediale olivocochleaire (MOC) systeem.

• Ipsilaterale stimulatie wordt minder vaak gebruikt, omdat het de OAE-metingen kan verstoren door directe akoestische interactie.

• Binaurale stimulatie wordt soms toegepast in onderzoek, maar is niet standaard in klinische praktijk.

Invloed van OAE stimulus

Factor:
Stimulusintensiteit

Beschrijving:
• Contralaterale akoestische stimulatie (CAS) is meest robuust bij lage stimulusintensiteit
→ Bijvoorbeeld clicks < 65 dB SPL
• CAS-effecten verminderen naarmate de input-outputfunctie van OAEs verzadigt bij hogere intensiteiten

Belangrijk:
• Lage intensiteit = betere detectie van efferente suppressie
• Hoge intensiteit = minder effect door saturatie van OAE-respons

Afname ES van TEOAEs:

Doel:
Nagaan of contralaterale akoestische stimulatie (CAS) de OAE-amplitude reduceert → mate van efferente suppressie berekenen.

Methode 1: Vaste Intensiteit (Hood et al., 1996)

1. Start:

   • Suppressor stimulus: 60 dB SPL witte ruis

   • OAE-stimulus: 55 dB peSPL click (lineair stimulusparadigma)

2. Controleer: SNR ≥ 3 dB op ≥ 3 frequentiebanden (zonder CAS)

   • Ja → STOP + bereken ES

   • Nee → stap 3

3. Verhoog intensiteit:

   • Suppressor stimulus: 65 dB SPL witte ruis

   • OAE-stimulus: 60 dB peSPL click

4. Controleer opnieuw:

   • Ja → STOP + bereken ES

   • Nee → STOP (test niet valide)

Methode 2: Intensiteit op basis van gehoordrempel (dB SL)

• Suppressor stimulus: 40 dB SL witte ruis

• OAE stimulus: 60 dB peSPL click (lineair paradigma)

Voorwaarde voor berekening ES:
• SNR ≥ 3 dB op minstens 3 frequentiebanden (zonder CAS)
• Indien niet voldaan → stimulus aanpassen volgens protocol

OAE respons

1. Amplitude
• Suppressie meestal 2–3 dB, maar grote intersubjectvariabiliteit
• TEOAE-amplitude neemt af bij contralaterale suppressie
• DPOAE-amplitude kan soms toenemen onder bepaalde omstandigheden

2. Frequentie
• Suppressie grootst tussen 1000–2000 Hz
• Vooral bij breedbandruis of bij vergelijking van smalband suppressors

3. Latency
• Faseverschuiving van OAEs mogelijk bij contralaterale stimulatie
• Onset latency: 40–140 ms (tijd tot eerste bewijs van suppressie)
• Offset latency: tot 100 ms (tijd tot terugkeer naar baseline na stopzetten suppressor)

. Interpretatie testresultaten

Stap 1: Controleer TEOAE zonder CAS
• Is SNR ≥ 3 dB op ≥ 3 frequentiebanden?

• Nee: STOP (geen ES te bepalen)

• Ja: ga naar stap 2

Stap 2: Bereken ES-indexen

• 2a. Absoluut verschil (ruwe ES-index)

  • ES (dB) = amplitude OAE zonder CAS − amplitude OAE met CAS

• 2b. Genormaliseerde ES-index

• ES % = ((amplitude OAE zonder CAS − amplitude OAE met CAS) / amplitude OAE zonder CAS) × 100

Amplitude OAE in Pa : dB → Pa → verschilwaarden → terug Pa
!! Enkel berekenen voor frequentiebanden met SNR ≥ 3 dB (zonder CAS)

Interpreteer deze ES TEOAE-meting + verklaar?

Stap 1: Controleer TEOAE zonder CAS
• Is SNR ≥ 3 dB op ≥ 3 frequentiebanden?

JA!

Stap 2: Bereken ES-indexen

• 2a. Absoluut verschil (ruwe ES-index)

  • ES (dB) = amplitude OAE zonder CAS − amplitude OAE met CAS

• Zonder CAS: Normale TEOAE-respons → cochlea functioneert goed, vooral in middenfrequenties (1–2 kHz).

• Met CAS: Respons daalt aanzienlijk → dit wijst op functionele mediale olivocochleaire bundel (MOC), die via efferente banen de OAE onderdrukt bij contralaterale stimulatie.

3.10. Invloed pathologieën

Ruimte-innemende letsels (n. vestibularis & hersenstam):

• OAEs kunnen afwezig zijn door gestoorde cochleaire bloedtoevoer.

• Verminderde/afwezige efferente suppressie in tumoroor (afhankelijk van lokalisatie & grootte).

• Mogelijk verminderde suppressie in niet-tumoroor door verminderde afferente transmissie.

Vestibulaire neurectomie

• Doel: verlichten van invaliderende vertigo.

• Sectie van inferieure vestibulaire banen → mediale & laterale efferente bundels.

• Gevolg: afwezigheid van efferente suppressie van OAEs.

Auditory Neuropathy Spectrum Disorder (ANSD)

• Normale OHC-functie (OAEs/CM), abnormale ABR.

• Verminderde/afwezige efferente suppressie.

• Hoortoestel: vaak onvoldoende → CI meestal beter.

Andere neuropathiën

• MS, Charcot-Marie-Tooth, Friedreich’s ataxie:

  • Slechte gehoordrempels & spraakverstaanbaarheid.

  • Afwezige stapediusreflexen

  • Normale OAEs, afwezige ABR & efferente suppressie.

Tinnitus & Hyperacusis

• Tinnitus: verminderde/afwezige vs aanwezige suppressie → MOC-dysfunctie?

• Hyperacusis: verhoogde efferente suppressie?

Waarom klinisch nog niet echt gebruikt?

• Hoge variabiliteit

  • Grote verschillen tussen en binnen personen → geen betrouwbare normwaarden.

• Beperkte diagnostische specificiteit

  • Verminderde suppressie komt voor bij verschillende aandoeningen → niet uniek.

• Geen uitgebreide normatieve data

  • Onderzoek is experimenteel, geen standaardisatie.

• Klinische meerwaarde niet bewezen

  • MRI, ABR en OAEs volstaan meestal → extra test voegt weinig toe.