Loss of synapses between spiral ganglion neurons and inner hair cells (IHC synaptopathy) leads to an auditory neuropathy called hidden hearing loss (HHL) characterized by normal auditory thresholds but reduced amplitude of sound-evoked auditory potentials. It has been proposed that synaptopathy and HHL result in poor performance in challenging hearing tasks despite a normal audiogram. However, this has only been tested in animals after exposure to noise or ototoxic drugs, which can cause deficits beyond synaptopathy. Furthermore, the impact of supernumerary synapses on auditory processing has not been evaluated. Here, we studied mice in which IHC synapse counts were increased or decreased by altering neurotrophin 3 (Ntf3) expression in IHC supporting cells. As we previously showed, postnatal Ntf3 knockdown or overexpression reduces or increases, respectively, IHC synapse density and suprathreshold amplitude of sound-evoked auditory potentials without changing cochlear thresholds. We now show that IHC synapse density does not influence the magnitude of the acoustic startle reflex or its prepulse inhibition. In contrast, gap-prepulse inhibition, a behavioral test for auditory temporal processing, is reduced or enhanced according to Ntf3 expression levels. These results indicate that IHC synaptopathy causes temporal processing deficits predicted in HHL. Furthermore, the improvement in temporal acuity achieved by increasing Ntf3 expression and synapse density suggests a therapeutic strategy for improving hearing in noise for individuals with synaptopathy of various etiologies.

Abstract It has been proposed that inner hair cell (IHC) synaptopathy, i.e., loss of synapses between spiral ganglion neurons and IHCs, leads to hidden hearing loss (HHL), i.e., poor performance on challenging hearing tasks despite a normal audiogram. However, this has only been tested in animals after exposure to noise or ototoxic drugs, which can cause deficits beyond synaptopathy. Furthermore, the impact of supernumerary synapses on auditory processing has not been evaluated. Here, we studied mice in which IHC synapse counts were increased or decreased by altering neurotrophin 3 (Ntf3) expression in IHC supporting cells. As we previously showed, postnatal Ntf3 knockdown or overexpression reduces or increases, respectively, IHC synapse density and suprathreshold ABR amplitude, without changing cochlear thresholds. Here, we show that IHC synapse density does not influence the magnitude of the acoustic startle reflex or its prepulse inhibition. In contrast, gap-prepulse inhibition, a behavioral test for auditory temporal processing, was enhanced or reduced according to Ntf3 expression levels. These results indicate that cochlear synaptopathy causes temporal processing deficits, which may be a key contributor to the hearing impairments that define HHL. Furthermore, the improvement in temporal acuity achieved by increasing Ntf3 expression and synapse density suggests a therapeutic strategy for improving hearing in noise for individuals with synaptopathy of various etiologies.

Hidden hearing loss (HHL) is a recently described auditory neuropathy characterized by normal audiometric thresholds but reduced sound-evoked potentials. It has been proposed that HHL contributes to hearing difficulty in noisy environments in people with normal audiometric thresholds, a widespread complaint. While most studies on HHL pathogenesis have focused on inner hair cell (IHC) synaptopathy, recent research suggests that transient auditory nerve (AN) demyelination may also cause HHL. To test the impact of myelinopathy in a clinically relevant model, we studied a mouse model of Charcot-Marie-Tooth type 1A (CMT1A), the most prevalent hereditary peripheral neuropathy in humans. CMT1A mice exhibit the functional hallmarks of HHL, together with disorganization of AN heminodes near the IHCs with minor loss of AN fibers. Our results support the hypothesis that mild disruptions of AN myelination can cause HHL, and that heminodal defects contribute to the alterations in action potential amplitudes and latencies seen in these models. Also, these findings suggest that patients with CMT1A or other mild peripheral neuropathies are likely to suffer from HHL. Furthermore, these results suggest that studies of hearing in CMT1A patients might help develop robust clinical tests for HHL, which are currently lacking.

Mangiferin(MGF) exhibits crucial biological roles, including antioxidant and anti-inflammatory functions. However, how to clearly elucidate the functioning mechanism of MGF for inhibiting cisplatin-induced hearing loss requires in-depth investigation. In this work, we aimed at gaining insight into how MGF functions as the protective agent against cisplatin-triggered ototoxicity using various assays. The variation for reactive oxygen species (ROS) concentrations was determined with MitoSOX-Red and 2',7'-Dichlorodihydrofluorescein diacetate staining (DCFH-DA). The protective function and corresponding mechanism of MGF in hair cell survival in the House Ear Institute-Organ of Corti (HEI-OC1) cell line were assessed using RNA sequencing (RNA-Seq). Our findings demonstrated that MGF significantly alleviated cisplatin-induced injury to hair cells in vitro, encompassing cell lines and cochlear explants, as well as in vivo models, including C57BL/6 J mice and zebrafish larvae. Mechanistic studies revealed that MGF reversed the increased accumulation of ROS and inhibited cell apoptosis through mitochondrial-mediated intrinsic pathway. Moreover, real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) and western blotting data indicated MGF protected against cisplatin-mediated ototoxicity via the mitogen-activated protein kinase pathway (MAPK). These findings demonstrated MGF has significant potential promise in combating cisplatin-induced ototoxicity, offering a foundation for expanded investigation into therapeutic approaches for auditory protection.

Hidden hearing loss (HHL), a recently described auditory neuropathy characterized by normal audiometric thresholds but reduced sound-evoked cochlear compound action potentials, has been proposed to contribute to hearing difficulty in noisy environments in people with normal hearing thresholds, a widespread complaint. While most studies on HHL pathogenesis have focused on inner hair cell (IHC) synaptopathy, we recently showed that transient auditory nerve (AN) demyelination also causes HHL in mice. To test the impact of myelinopathy on hearing in a clinically relevant model, we studied a mouse model of Charcot-Marie-Tooth type 1A (CMT1A), the most prevalent hereditary peripheral neuropathy in humans. CMT1A mice exhibit the functional hallmarks of HHL together with disorganization of AN heminodes near the IHCs with minor loss of AN fibers. These results support the hypothesis that mild disruptions of AN myelination can cause HHL, and that heminodal defects contribute to the alterations in the sound-evoked cochlear compound action potentials seen in this mouse model. Also, these findings suggest that patients with CMT1A or other mild peripheral neuropathies are likely to suffer from HHL. Furthermore, these results suggest that studies of hearing in CMT1A patients might help develop robust clinical tests for HHL, which are currently lacking.

Age-related hearing loss (ARHL) is the most prevalent sensory deficit in the elderly. This progressive pathology often has psychological and medical comorbidities, including social isolation, depression, and cognitive decline. Despite ARHL's enormous impact, no therapies to prevent or slow its progression exist. Loss of synapses between inner hair cells (IHCs) and spiral ganglion neurons (SGNs), a.k.a. cochlear synaptopathy, is an early event in ARHL, preceding neuronal and hair cell loss. To determine if age-related cochlear synaptopathy can be prevented, and if this impacts the time-course of ARHL, we tested the effects of cochlear overexpression of neurotrophin-3 (Ntf3) starting at middle-age. We chose Ntf3 because this neurotrophin regulates the formation of IHC-SGN synapses in the neonatal period. We now show that triggering Ntf3 overexpression by cochlear supporting cells starting in middle age rapidly increases the amplitude of sound-evoked neural potentials, indicating that Ntf3 improves cochlear function when pathology is minimal. Furthermore, near the end of their lifespan, Ntf3-overexpressing mice have milder ARHL, with enhanced cochlear neural function and reduced cochlear synaptopathy. Our results provide evidence that age-related decrease in cochlear Ntf3 expression contributes to ARHL. and Ntf3 supplementation could serve as a therapeutic for this prevalent disorder. Furthermore, these findings suggest that increased expression of factors that regulate synaptogenesis during development might prevent age-related synaptopathy, a process involved in several central nervous system degenerative disorders.