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科學視點

這道綠光,讓“聽”看得見

  近日,瑞典林雪平大學研究人員發現了內毛細胞因振動產生神經信號的機制。該結果對目前主流的聽覺器官組織結構和工作原理提出了挑戰。研究人員表示,深入研究毛細胞是如何被聲音刺激的,有助于優化助聽器和人工耳蝸。相關論文近日刊登于《自然—通訊》。

  為聽到聲音,人類必須把聲波轉換成神經信號,傳送到大腦。毛細胞在這一過程中扮演了重要角色,其中外毛細胞能放大聲音振動,內毛細胞將聲音振動轉化為神經信號。內毛細胞是如何被聲音振動刺激產生神經信號的,則一直不清楚。

  人們早就知道,外毛細胞與位于其上的一層膜相連,從而感知到振動。但目前理論認為,內毛細胞沒有接觸這種被稱為蓋膜的膜,它們通過完全不同的機制受到聲音的刺激。

  論文通訊作者、林雪平大學生物醫學和臨床科學系工程師Pierre Hakizimana和同事研究了豚鼠的內耳,其與人類內耳非常相似。他們注意到蓋膜能反射綠光,這使得用顯微鏡觀察蓋膜成為可能?!拔覀兛床坏缴w膜和毛細胞之間有任何縫隙。相反,內、外毛細胞上的靜纖毛完全嵌在蓋膜中。我們的研究結果與普遍接受的‘只有外毛細胞與蓋膜接觸’觀點不一致?!盚akizimana說。

  “我們還發現了以前從未見過的鈣管外觀。這些鈣管跨越蓋膜,連接內、外毛細胞的立體纖毛?!盚akizimana說。之前有研究發現,蓋膜的功能是儲存鈣離子,而鈣離子是毛細胞將振動轉化為神經信號所必需的。該團隊跟蹤了鈣離子在鈣管中的運動,結果表明鈣離子通過鈣管流向毛細胞。這解釋了毛細胞如何獲得大量鈣離子。

  “該結果使我們能夠描述聽覺機制,這與50多年來我們接受的知識不同。因此,教科書中顯示聽力器官及其功能的經典插圖必須更新,用于研究聽力的數學模型也應該更新?!盚akizimana說。

  專家認為,從長遠來看,這些新信息對人工耳蝸的發展很重要?!叭斯ざ伿侵委熉犃p失的一個有效解決方案,但還可以改進。更深層次地了解內毛細胞是如何被聲音刺激的,對于優化人工耳蝸刺激聽覺神經的方式很重要?!?/p>

  相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-021-22870-1


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