Subchronic alteration of vestibular hair cells in mice: implications for multisensory gaze stabilization
Altération des cellules ciliées vestibulaires chez la souris : implications pour la stabilisation du regard
Résumé
The functional complementarity of the vestibulo-ocular reflex (VOR) and optokinetic reflex (OKR) allows for optimal combined gaze stabilization responses (CGR) in light. While sensory substitution has been reported following complete vestibular loss, the capacity of the central vestibular system to compensate for partial peripheral vestibular loss remains to be determined. Here, we first demonstrate the efficacy of a 6-week subchronic ototoxic protocol in inducing transient and partial vestibular loss which equally affects the canal-and otolithdependent VORs. Immunostaining of hair cells in the vestibular sensory epithelia revealed that organ-specific alteration of type I, but not type II, hair cells correlates with functional impairments. The decrease in VOR performance is paralleled with an increase in the gain of the OKR occurring in a specific range of frequencies where VOR normally dominates gaze stabilization, compatible with a sensory substitution process. Comparison of unimodal OKR or VOR versus bimodal CGR revealed that visuo-vestibular interactions remain reduced despite a significant recovery in the VOR. Modeling and sweep-based analysis revealed that the differential capacity to optimally combine OKR and VOR correlates with the reproducibility of the VOR responses. Overall, these results shed light on the multisensory reweighting occurring in pathologies with fluctuating peripheral vestibular malfunction. eLife assessment This paper provides a fundamental expansion of vestibular compensation into transient and partial dysfunction, as well as insights into the adaptation of visual reflexes in this process. The conclusions are convincingly supported with paired histological and behavioral measurements, which are additionally modeled for further interpretation. This work would be of interest to neuroscientists working in multisensory integration and recovery mechanisms.
La complémentarité fonctionnelle du réflexe vestibulo-oculaire (VOR) et du réflexe optocinétique (OKR) permet des réponses combinées optimales de stabilisation du regard (CGR) à la lumière. Bien qu'une substitution sensorielle ait été rapportée suite à une perte vestibulaire complète, la capacité du système vestibulaire central à compenser une perte vestibulaire périphérique partielle reste à déterminer. Ici, nous démontrons d’abord l’efficacité d’un protocole ototoxique ssous-chronique de 6 semaines pour induire une perte vestibulaire transitoire et partielle qui affecte également les VOR dépendants du canal et des otolithes. L'étude des cellules ciliées dans les épithéliums sensoriels vestibulaires a révélé qu'une altération spécifique à un organe des cellules ciliées de type I, mais pas de type II, est en corrélation avec des déficiences fonctionnelles. La diminution des performances du VOR s'accompagne d'une augmentation du gain de l'OKR se produisant dans une gamme spécifique de fréquences où le VOR domine normalement la stabilisation du regard, compatible avec un processus de substitution sensorielle. Globalement, ces résultats mettent en lumière la repondération multisensorielle intervenant dans les pathologies à dysfonctionnement vestibulaire périphérique fluctuant.
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