Frequency Perception and Cell Injury in the Semicircular Canal Caused by Gentamicin

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Abstract

Objective:

The frequency characteristics of the vestibular organ have gained notice in recent years, but the morphologic basis was unknown. This study investigated the gentamicin-induced damage of frequency-selective perception of the horizontal semicircular canal and its morphologic basis.

Methods:

Eighty guinea pigs were randomly divided into four groups, one control group and three experimental groups. The experimental animals received gentamicin subcutaneously for 1 to 3 weeks. Short-latency vestibular evoked potentials evoked by 0.5 and 10 Hz step rotation stimuli following drug administration were recorded, and then the crista ampullaris of the horizontal semicircular canals was investigated by scanning and transmission electron microscopy.

Results:

Damage to hair cells of the crista ampullaris is concentrated at the apex area first and then extends to the peripheral area of the vestibular crista ampullaris when the gentamicin administration time increased. When only the hair cells at the apex area are damaged, the high-frequency (10 Hz) rotation perception of the crista ampullaris of the horizontal semicircular canal was injured, but perceptions to 0.5 Hz step rotation stimulation remained normal.

Conclusion:

Gentamicin mainly affects the high-frequency perception function of the crista ampullaris of the horizontal semicircular canal. The hair cells at the central apex area of the crista ampullaris might be responsible for high-frequency rotation perception function.

Objectif:

Les caractéristiques des fréquences de l'organe vestibulaire ont suscité beaucoup d'intérêt au cours des dernières années, mais on ne connaìt pas les fondements morphologiques. La présente étude avait pour objectif d'examiner les lésions causées par la gentamicine au canal semicirculaire horizontal pour ce qui est de la perception sélective des fréquences et d'en comprendre les fondements morphologiques.

Méthodes:

Quatre-vingts cobayes ont été divisés au hasard en quatre groupes: un ensemble témoin et trois ensembles expérimentaux. Les animaux soumis au traitement expérimental ont reçu de la gentamicine, par voie sous-cutanée, pendant 1 à 3 semaines. Nous avons noté les potentiels vestibulaires de courte latence, évoqués par des stimulus rotatoires progressifs, de 0.5 et 10 Hz, après l'administration du médicament, puis exploré la crête ampullaire du canal semicirculaire horizontal par microscopie électronique à balayage et à transmission.

Résultats:

Les lésions causées aux cellules ciliées de la crête ampullaire étaient d'abord concentrées dans la région apicale, puis se sont étendues à la région périphérique de la crête ampullaire vestibulaire à mesure qu'augmentait la durée d'administration de la gentamicine. Dans les cas où seules les cellules ciliées de la région apicale étaient lésées, la perception du mouvement rotatoire à haute fréquence (10 Hz) de la crête ampullaire du canal semicirculaire horizontal était altérée, mais celle de la stimulation rotatoire progressive, à basse fréquence (0.5 Hz), était normale.

Conclusion:

La gentamicine affecte surtout la perception des hautes fréquences de la crête ampullaire du canal semicirculaire horizontal. Il se pourrait donc que les cellules ciliées de la région apicale centrale de la crête ampullaire soient responsables de la fonction de perception des mouvements rotatoires à haute fréquence.

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