内毛细胞处理声音新发现挑战传统理论

币游国际电子

2021-05-22

科技日报北京5月13日电(实习记者张佳欣)瑞典林雪平大学的研究人员对耳朵内毛细胞的功能机制有了新发现,认为内毛细胞像外毛细胞一样,也与耳朵内胶质盖膜接触。 发表在最新一期《自然·通讯》上的该项研究成果,挑战了数十年来盛行的听力器官解剖组织和工作方式的现状,对于促进诸如助听器和人工耳蜗的优化,以及深入了解声音如何刺激毛细胞等问题非常重要。

为了听到声音,耳朵内毛细胞必须将声波转化为神经信号,并将其传输到大脑。

这种转换发生在耳蜗的部分。 耳蜗导管容纳听力器官,有许多毛细胞,分为外毛细胞和内毛细胞。

外毛细胞放大声音振动,使我们能够听到微弱的声音,更好地感知人类语言中的各种频率。

内毛细胞将声音振动转化为神经信号。 人们很早就知道,外毛细胞的上面有胶质盖膜。 外毛细胞有被称为立体纤毛的毛发状突起,当声音引起膜和听力器官振动时,这些突起会弯曲并激活。 然而,此前观点认为,内毛细胞的立体纤毛不与胶质盖膜接触,并认为它们通过一种完全不同的机制而受到声音的刺激,仍不清楚声音振动是如何刺激内毛细胞产生神经信号的。 新研究挑战的正是这一问题。 研究人员注意到,胶质盖膜可反射绿光,这使得用显微镜观察盖膜成为可能。 林雪平大学生物医学和临床科学系首席研究工程师、这篇论文的主要作者皮埃尔·哈基马纳表示:我们看不到盖膜和毛细胞之间有任何缝隙。

相比之下,内外毛细胞上的立体纤毛都完全嵌入了膜中。

这反驳了只有外毛细胞才与胶质盖膜接触的传统观点。

进一步研究后,科学家们还发现了以前从未见过的钙导管。

这些导管跨越了盖膜,连接着内毛和外毛细胞的静纤毛。 此前研究发现,胶质盖膜能储存钙离子,而钙离子是毛细胞将声音引起的振动转化为神经电信号所必需的。 新研究发现,钙离子通过钙导管流向毛细胞,且内外毛细胞上的纤毛以相似的方式弯曲。

我们发现的新的听觉机制与50多年来的主流模型并不一致。

教科书中关于听力器官及其功能的经典插图必须更新,用于研究听力的数学模型也应该更新。 哈基马纳表示,更深入地了解声音是如何刺激内毛细胞对于优化人工耳蜗刺激听神经的方式非常重要,或将有助于人工耳蜗的改进。 总编辑圈点人是怎样听到声音的?其实,为了把声波转化为生物电信号,耳朵内多种角色需要通力合作,最后由听神经将信号传递给大脑解析。

此次的研究有些开创性的发现,比如内毛细胞实际上与胶质盖膜接触,盖膜上还有钙导管,这甚至可以更新主流的听力机制模型。

研究结论也有助于人工耳蜗技术的发展。

人工耳蜗不是声音放大器,而是一种电子仿生装置,它的进步,仰赖于科研人员对耳朵研究的深入。 知道声音进入耳朵后发生了什么,人工干预才可以更好发挥作用。