Investigating the efferent influence on the inner ear by measuring otoacoustic emissions

Die Haarzellen des Innenohrs setzen durch Schallreize ausgelöste Schwingungen der Basilarmembran in elektrische Impulse um, die über Nerven an das Gehirn geleitet werden und dort nach komplexer neuronaler Verarbeitung die Hörwahrnehmung auslösen. Gleichzeitig erhalten die äußeren Haarzellen über absteigende Nervenverbindungen, die olivo-cochleären Neurone, auch Informationen vom Gehirn, durch die ihre Empfindlichkeit verändert werden kann. Über die Mechanismen dieser efferenten Beeinflussung der Reizverarbeitung im Innenohr ist noch wenig bekannt und auch ihre biologische Funktion ist noch nicht geklärt. Diskutiert wird eine Rolle bei der Verbesserung des Signal-Hintergrundrausch-Verhältnisses und im Zusammenhang mit selektiver Aufmerksamkeit, durch die relevante Anteile der akustischen Umwelt gezielt „herausgehört“ werden können. Ziel dieser Promotionsarbeit ist die Untersuchung der efferenten Beeinflussung der Vorgänge im Innenohr mithilfe der nicht-invasiven Messung von akustischen Beiprodukten der aktiven Reizverstärkung durch die äußeren Haarzellen, den otoakustischen Emissionen. Bei dieser Methode werden mit einem empfindlichen Mikrophon im Gehörgang Schallereignisse aufgenommen, die das Ohr selbst produziert. Die olivo-cochleären Efferenzen können experimentell durch Applikation von Rausch-Stimuli auf dem kontralateralen Ohr aktiviert werden und ihre Wirkung auf die Empfindlichkeit des Innenohrs anhand der Veränderungen der otoakustischen Emissionen auf dem anderen, ipsilateralen Ohr gemessen werden. In Messungen unterschiedlicher Typen von otoakustischen Emissionen am Menschen und an der Mongolischen Wüstenrennmaus konnten deutliche Veränderungen der otoakustischen Emissionen bei gleichzeitiger Beschallung des kontralateralen Ohrs gezeigt werden, die als Modulation der Haarzelleigenschaften und Beeinflussung der cochleären Verstärkung durch Aktivierung der absteigenden Nervenbahnen interpretiert werden können: Spontane otoakustische Emissionen (SOAE), die ohne jegliche akustische Stimulation vom Innenohr generiert werden, zeigten bei kontralateraler akustischer Stimulation eine Verminderung ihres Pegels und eine Erhöhung ihrer Frequenz. Die Pegelverminderung deutet auf eine Dämpfung der cochleären Verstärkungsmechanismen und die Frequenzerhöhung auf eine Erhöhung der Steifigkeit im Corti-Organ und hierdurch veränderte Resonanzeigenschaften nach Aktivierung der efferenten Neurone hin. Distorsionsprodukt-otoakustische Emissionen (DPOAE), die bei Stimulation mit zwei Reintönen (f1 und f2) in Folge der nichtlinearen Verstärkung durch die äußeren Haarzellen entstehen, waren durch kontralaterale akustische Stimulation ebenfalls klar in ihrem Pegel beeinflusst. Die Effekte, sowohl auf SOAE als auch auf DPOAE, waren abhängig vom Pegel des kontralateralen Stimulus und traten bereits bei niedrigen kontralateralen Stimuluspegeln, deutlich unter der Schwelle des Mittelohrreflexes, auf. Durch ihren Zeitverlauf konnten die Effekte den in der Literatur beschriebenen efferenten Vorgängen zugeschrieben werden. Bei anhaltender akustischer Stimulation traten Adaptationsphänomene auf. Weiterhin zeigte sich in Experimenten mit kontralateralem Schmalbandrauschen und Reintönen, dass die efferente Modulation selektiv auf bestimmte Bereiche des tonotop organisierten Innenohrs zielt, also frequenzspezifisch agiert, wobei Reintöne mit Frequenzen, die etwas tiefer als die Stimulationsfrequenz lagen, die größten Effekte erzielten. Dies steht in guter Übereinstimmung zu anatomischen Daten. Besonders interessant an den DPOAE-Messungen war, dass das quadratische Distorsionsprodukt der Frequenz f2-f1 wesentlich empfindlicher reagierte als das kubische Distorsionsprodukt der Frequenz 2f1-f2. Bisher gibt es kaum Daten zu Veränderungen der f2-f1-DPOAE durch efferente Mechanismen. Die beiden DPOAE-Typen sind durch unterschiedliche Parameter der dem Verstärkungsprozess zu Grunde liegenden Transferfunktion beeinflusst, und die experimentell nachgewiesenen Unterschiede deuten darauf hin, dass die Aktivierung der olivo-cochleären Efferenzen ihre dämpfende Wirkung auf die Schallverarbeitung im Innenohr durch eine Verschiebung des Arbeitspunktes der Transfercharakteristik des cochleären Verstärkers entfaltet. Diese Hypothese wurde an der Wüstenrennmaus durch einen ergänzenden methodischen Ansatz unterstützt, bei dem zusätzlich zur Evozierung und Messung von DPOAE mit und ohne gleichzeitiger kontralateraler Aktivierung der Efferenzen ein sehr tieffrequenter „Bias“-Ton mit hohem Pegel appliziert wurde, der das Corti-Organ und damit den Arbeitspunkt des cochleären Verstärkers periodisch auslenkte. Diese Tieftonstimulation hatte eine sehr starke, von der Phase des Bias-Tons abhängige Modulation des f2-f1-Pegels zur Folge, während 2f1-f2 kaum beeinflusst wurde. Das Muster der f2-f1-Pegelmodulation änderte bei zusätzlicher kontralateraler Schallapplikation deutlich seinen Charakter. Entsprechende Veränderungen in den Verzerrungsmustern konnten mithilfe eines einfachen Modells zur DPOAE-Generation, das auf der Beschreibung des Verstärkungsmechanismus durch eine Boltzman-Funktion basierte, simuliert werden. Die Befunde der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die Schallverstärkung im Innenohr durch efferente Mechanismen moduliert wird und dies anhand der nicht-invasiven Messung von otoakustischen Emissionen nachweisbar ist. Dabei deuten die Ergebnisse auf eine Verschiebung des Arbeitspunktes der Transfercharakteristik des cochleären Verstärkers als Mechanismus der olivo-cochleären Modulation der Reizverarbeitung im Innenohr hin.In the mammalian cochlea, mechanosensory hair cells are the key elements for the transduction of sound into electrical potentials, which are transmitted to the brain via afferent fibres and cause the perception of hearing. In parallel, the outer hair cells are densely innervated by efferent neurons of the olivo-cochlear bundle, which is part of the descending auditory pathway and can modulate the outer hair cells’ sensitivity. The specific mechanisms and functions of this efferent modulation of sound processing in the inner ear are still unclear. The aim of this study was to investigate the efferent influence on the inner ear by means of the non-invasive measurement of otoacoustic emissions (OAE). Otoacoustic emissions are acoustic signals produced by the inner ear during active amplification of low-level sound and can be measured in the outer ear channel by a sensitive microphone. Experimentally, the olivo-cochlear efferents can be activated by contralateral acoustic stimulation, and its impact on the cochlear amplifier can be monitored by measuring otoacoustic emissions in the ipsilateral ear. Changes in the otoacoustic emissions due to contralateral sound reflect changes in the amplification process and the hair cell properties due to efferent mechanisms. In experiments in humans and in the mongolian gerbil, otoacoustic emissions were shown to be significantly influenced by contralateral acoustic stimulation. This can be interpreted as the result of the modulation of sound processing by efferent neurons. Spontaneous otoacoustic emissions (SOAE), which are generated without any external stimulation decreased in level, and simultaneously the SOAE frequency shifted upwards. These observations seem to indicate that the efferents suppress the outer hair cell electromotility and increase the stiffness in the organ of corti, therefore changing its resonance properties. Distortion product otoacoustic emissions (DPOAE), which are generated during two-tone stimulation with two sinusoids (f1 and f2) due to non-linear amplification by outer hair cells, were also clearly affected by activation of the efferent system. The extent of the effect depended on the contralateral sound level, with significant effects already appearing at very low contralateral sound levels, and not caused by the middle ear reflex. By means of their timecourse, the effects of contralateral acoustic stimulation on otoacoustic emissions could be ascribed to efferent mechanisms as described in the literature. During long-term contralateral stimulation, additional adaptation-like phenomena appeared. In experiments including contralateral stimulation with pure tones and narrow-band noise of varying center frequency, a frequency specificity of the efferents could be demonstrated: Contralateral frequencies slightly below the stimulation frequency induced the biggest effects, an observation which corresponds well to the innervation pattern of the olivo-cochlear projections in the tonotopic cochlea. Interestingly, in all DPOAE measurements, the quadratic distortion product at frequency f2-f1 was affected much stronger than the cubic distortion product at frequency 2f1-f2. So far, there are only few studies focussing changes in the f2-f1 DPOAE due to efferent induced mechanisms. Both types of DPOAE, quadratic and cubic, reflect different parameters of the non-linear transfer function of the outer hair cell transduction and amplification, and the sensitivity of f2-f1 for efferent stimulation seems to indicate a shift of the operating point of the cochlear amplifier transfer function. This hypothesis was confirmed by an additional methodological approach, which uses a low frequency “bias-tone” of high level to shift the cochlear partition and hence the operating point of the hair cell transduction periodically. This low frequency biasing caused a strong, phase-dependent f2-f1-DPOAE level modulation, while 2f1-f2 was much less affected. The f2-f1 level modulation pattern changed considerably through additional contralateral acoustic stimulation. Similar changes of the DPOAE level patterns could be simulated by a simple model for DPOAE generation based on a Boltzman function. The present study clearly shows that the active sound amplification process in the cochlea is modulated by efferent neuronal mechanisms and that this can be demonstrated by the non-invasive method of measuring otoacoustic emissions. The results suggest that the mechanism for olivo-cochlear efferent influence on the outer hair cell function is shifting the operating point of the cochlear amplifier transfer function

die Übernahme der Internen Revision durch Wirtschaftsprüfer im Kontext der Rahmenkonzepte für neue Prüferdienstleistungen des AICPA und der IFAC

Die Interne Revision kann als interne Überwachungsinstanz eines Unternehmens angesehen werden, deren Aufgabe es ist, die Unternehmensleitung dabei zu unterstützen, die Unternehmensziele zu erreichen. Vor dem Hintergrund vielseitiger Risiken, denen Unternehmen der Gegenwart ausgesetzt sind, kommt der Überwachung der Unternehmensgeschehnisse eine besondere Bedeutung zu. Die Risiken manifestierten sich in der Vergangenheit am deutlichsten in einer Vielzahl von Insolvenzen in Deutschland und in diversen Beispielen von Missmanagement und kriminellen Handlungen deutscher börsennotierter Unternehmen. Dementsprechend verstärkte sich in den letzten Jahren die öffentliche Diskussion über die allgemeine Qualität und Ausgestaltung der Unternehmensüberwachung, die als Teil der Corporate Governance Diskussion Einzug in die Literatur hielt. Meist standen Aufsichtsrat und Abschlussprüfer in der öffentlichen Kritik. Jedoch gerieten auch die Maßnahmen von Seiten der Unternehmensleitung, die eine Erreichung der Unternehmensziele und Einhaltung der gesetzlichen Bestimmungen sichern sollten, in den Fokus dieser Diskussion. Als eine Konsequenz hieraus hat der Gesetzgeber im Jahr 1998 das Gesetz zur Kontrolle und Transparenz im Unternehmensbereich (KonTraG) erlassen, welches für Aktiengesellschaften die Verpflichtung vorsieht, fortan ein Überwachungssystem einzurichten, damit existenzgefährdende Entwicklungen frühzeitig erkannt werden. In der Begründung zum KonTraG heißt es u.a., dass hierdurch die Verpflichtung des Vorstands hervorgehoben werden soll, für eine angemessene Interne Revision zu sorgen. Der Gesetzgeber hat jedoch, aufgrund der Abhängigkeit von Größe, Struktur, Branche, Kapitalmarktzugang usw., den Terminus „angemessene Interne Revision“ nicht konkretisiert. Hinsichtlich der Forderung nach einer angemessenen Internen Revision kann jedoch festgehalten werden, dass der Gesetzgeber hierbei lediglich eine funktionale Interne Revision akzentuiert: Es bleibt also den Unternehmen überlassen, ob ihre Größe und Struktur eine eigene Abteilung „Interne Revision“ organisatorisch und wirtschaftlich zweckmäßig erscheinen lässt oder ob diese Aufgabe auf Dienstleister außerhalb des Unternehmens ausgelagert werden soll. Der Markt für Dienstleistungen, die durch Wirtschaftsprüfer oder Wirtschaftsprüferpraxen erbracht werden, befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel. In Erwartung einer stagnierenden Nachfrage nach Prüfungsdienstleistungen im Zusammenhang mit der Jahresab¬schluss¬prüfung versuchen die Anbieter dieser Dienstleistungen, sich gegenseitig Kunden abzuwerben. Der hierdurch bedingte Preiswettbewerb der Anbieter führte zu sinkenden Margen, die im Zusammenhang mit der Erbringung von Jahresabschlussprüfungen erzielt werden können. Ferner führten die erwähnten Unternehmenszusammenbrüche und -schieflagen auch zu einem volkswirtschaftlichen Schaden. Insbesondere die stakeholder verlangten in diesem Kontext nach umfangreichen und glaubwürdigen Informationen über das Unternehmensgeschehen. Auch aufgrund dieser Entwicklungen kann festgestellt werden, dass der Stellenwert des Nutzens eines geprüften Jahresabschlusses als Informationsgrundlage für Entscheidungsträger kontinuierlich abnimmt. Diese Entwicklungen zwingen den Berufsstand, neue Wege zu beschreiten, um die eigene Existenzfähigkeit sicherzustellen und die Bedürfnisse der Nutzer von Informationen zu befriedigen. Vor diesem Hintergrund entwickelten das American Institute of Certified Public Accountants (AICPA) und die International Federation of Accountants (IFAC) Rahmenkonzepte für neue Prüferdienstleistungen, welche den Bedürfnissen der stakeholder entsprechen und den Stellenwert des Berufsstandes auf dem Markt für Unternehmensinformationen sichern sollen. In diesem Zusammenhang stellt die Übernahme der Internen Revision eines Unternehmens durch Wirtschaftsprüfer eine Dienstleistung dar, die als Erweiterung des traditionellen Prüferdienstleistungsspektrums angesehen werden kann. Auch das AICPA hat sich Gedanken zu konkreten Dienstleistungen gemacht und die vollständige oder teilweise Übernahme der Internen Revision durch Berufsangehörige als mögliche erweiterte Prüferdienstleistung identifiziert. Während jedoch für einige der über 200 identifizierten erweiterten Prüferdienstleistungen eine konkretere Ausarbeitung erfolgte, steht diese, aufgrund von zeitlichen Restriktionen und begrenzten Ressourcen des AICPA, für die Dienstleistung der Übernahme der Internen Revision bis zum jetzigen Zeitpunkt aus. Eine Sichtung der aktuellen Literatur zeigt ebenfalls, dass es bislang keine wissenschaftliche Arbeit gibt, die eine vollständige oder teilweise Übernahme der Internen Revision eines Unternehmens durch Wirtschaftsprüfer im Kontext neuer Prüferdienstleistungen analysiert. Vor diesem Hintergrund ist es Ziel dieser Arbeit, aufbauend auf grundsätzlichen Überlegungen zum Thema „Outsourcing“ und „Interne Revision“ die Möglichkeiten, den Umfang und die Vorteile einer Auslagerung und Übertragung der Funktion „Interne Revision“ auf Wirtschaftsprüfer darzustellen und eine Ausgestaltung dieser Dienstleistung im Kontext der neuen Prüferdienstleistungen zu analysieren und zu diskutieren

Fusion-Activated Ca2+ Entry: An “Active Zone” of Elevated Ca2+ during the Postfusion Stage of Lamellar Body Exocytosis in Rat Type II Pneumocytes

Background Ca2+ is essential for vesicle fusion with the plasma membrane in virtually all types of regulated exocytoses. However, in contrast to the well-known effects of a high cytoplasmic Ca2+ concentration ([Ca2+]c) in the prefusion phase, the occurrence and significance of Ca2+ signals in the postfusion phase have not been described before. Methodology/Principal Findings We studied isolated rat alveolar type II cells using previously developed imaging techniques. These cells release pulmonary surfactant, a complex of lipids and proteins, from secretory vesicles (lamellar bodies) in an exceptionally slow, Ca2+- and actin-dependent process. Measurements of fusion pore formation by darkfield scattered light intensity decrease or FM 1-43 fluorescence intensity increase were combined with analysis of [Ca2+]c by ratiometric Fura-2 or Fluo-4 fluorescence measurements. We found that the majority of single lamellar body fusion events were followed by a transient (t1/2 of decay = 3.2 s) rise of localized [Ca2+]c originating at the site of lamellar body fusion. [Ca2+]c increase followed with a delay of ∼0.2–0.5 s (method-dependent) and in the majority of cases this signal propagated throughout the cell (at ∼10 µm/s). Removal of Ca2+ from, or addition of Ni2+ to the extracellular solution, strongly inhibited these [Ca2+]c transients, whereas Ca2+ store depletion with thapsigargin had no effect. Actin-GFP fluorescence around fused LBs increased several seconds after the rise of [Ca2+]c. Both effects were reduced by the non-specific Ca2+ channel blocker SKF96365. Conclusions/Significance Fusion-activated Ca2+ entry (FACE) is a new mechanism that leads to [Ca2+]c transients at the site of vesicle fusion. Substantial evidence from this and previous studies indicates that fusion-activated Ca2+ entry enhances localized surfactant release from type II cells, but it may also play a role for compensatory endocytosis and other cellular functions

Object-Oriented Echo Perception and Cortical Representation in Echolocating Bats

Echolocating bats can identify three-dimensional objects exclusively through the analysis of acoustic echoes of their ultrasonic emissions. However, objects of the same structure can differ in size, and the auditory system must achieve a size-invariant, normalized object representation for reliable object recognition. This study describes both the behavioral classification and the cortical neural representation of echoes of complex virtual objects that vary in object size. In a phantom-target playback experiment, it is shown that the bat Phyllostomus discolor spontaneously classifies most scaled versions of objects according to trained standards. This psychophysical performance is reflected in the electrophysiological responses of a population of cortical units that showed an object-size invariant response (14/109 units, 13%). These units respond preferentially to echoes from objects in which echo duration (encoding object depth) and echo amplitude (encoding object surface area) co-varies in a meaningful manner. These results indicate that at the level of the bat's auditory cortex, an object-oriented rather than a stimulus-parameter–oriented representation of echoes is achieved

Management and prognostic factors of recurrent pleomorphic adenoma of the parotid gland: personal experience and review of the literature

The aim of this study was to investigate the management and prognostic determinants of recurrent pleomorphic adenoma (RPA). A retrospective analysis was performed to examine the clinical features, the prevalence of surgical complications, and new recurrences of RPA. Tumor recurrence rate was estimated by the Kaplan–Meier method, and the prognostic value of some of the variables was tested by univariate analysis using the log rank test. The study focused on 33 patients, 18 female (54.5%) and 15 male (45.5%), aged 12–71 years (median 41). A total or extended total parotidectomy was performed in 16 cases (48.5%), a superficial parotidectomy in 10 cases (30.3%), and a local excision in 7 cases (21.2%). In ten patients (30.3%), a branch or the trunk of the facial nerve was deliberately sacrificed. Major complications included one unexpected definitive paralysis of the marginal mandibular branch of the facial nerve and 14 cases of Frey syndrome. Follow-up varied from 2 to 25 years (median 10.5 years), and there were 11 new recurrences (33.3%) within a period varying from 1 to 16 years (median 6 years). The estimated tumor recurrence rates were 14.1 ± 6.6% at 5 years, 31.4 ± 9.4% at 10 years, 43.0 ± 10.8% at 15 years, and 57.2 ± 14.8% at 20 years. Presence of a multinodular lesion and the type of intervention performed were significantly associated with a higher probability of recurrence. RPAs are prone to new recurrences, especially when multinodular and treated with a local excision. Surgical treatment should include facial nerve resection in selected cases. Follow-up for the patient’s lifetime is warranted

Metagenomic Profile of the Bacterial Communities Associated with Ixodes ricinus Ticks

Assessment of the microbial diversity residing in arthropod vectors of medical importance is crucial for monitoring endemic infections, for surveillance of newly emerging zoonotic pathogens, and for unraveling the associated bacteria within its host. The tick Ixodes ricinus is recognized as the primary European vector of disease-causing bacteria in humans. Despite I. ricinus being of great public health relevance, its microbial communities remain largely unexplored to date. Here we evaluate the pathogen-load and the microbiome in single adult I. ricinus by using 454- and Illumina-based metagenomic approaches. Genomic DNA-derived sequences were taxonomically profiled using a computational approach based on the BWA algorithm, allowing for the identification of known tick-borne pathogens at the strain level and the putative tick core microbiome. Additionally, we assessed and compared the bacterial taxonomic profile in nymphal and adult I. ricinus pools collected from two distinct geographic regions in Northern Italy by means of V6-16S rRNA amplicon pyrosequencing and community based ecological analysis. A total of 108 genera belonging to representatives of all bacterial phyla were detected and a rapid qualitative assessment for pathogenic bacteria, such as Borrelia, Rickettsia and Candidatus Neoehrlichia, and for other bacteria with mutualistic relationship or undetermined function, such as Wolbachia and Rickettsiella, was possible. Interestingly, the ecological analysis revealed that the bacterial community structure differed between the examined geographic regions and tick life stages. This finding suggests that the environmental context (abiotic and biotic factors) and host-selection behaviors affect their microbiome