瑞典林雪平大學(xué)的研究人員對(duì)耳朵內(nèi)毛細(xì)胞的功能機(jī)制有了新發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為內(nèi)毛細(xì)胞像外毛細(xì)胞一樣，也與耳朵內(nèi)膠質(zhì)蓋膜接觸。發(fā)表在最新一期《自然·通訊》上的該項(xiàng)研究成果，挑戰(zhàn)了數(shù)十年來盛行的聽力器官解剖組織和工作方式的現(xiàn)狀，對(duì)于促進(jìn)諸如助聽器和人工耳蝸的優(yōu)化，以及深入了解聲音如何刺激毛細(xì)胞等問題非常重要。
為了聽到聲音，耳朵內(nèi)毛細(xì)胞必須將聲波轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)，并將其傳輸?shù)酱竽X。這種轉(zhuǎn)換發(fā)生在耳蝸的部分。耳蝸導(dǎo)管容納聽力器官，有許多毛細(xì)胞，分為外毛細(xì)胞和內(nèi)毛細(xì)胞。外毛細(xì)胞放大聲音振動(dòng)，使我們能夠聽到微弱的聲音，更好地感知人類語言中的各種頻率。內(nèi)毛細(xì)胞將聲音振動(dòng)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)。人們很早就知道，外毛細(xì)胞的上面有膠質(zhì)蓋膜。外毛細(xì)胞有被稱為“立體纖毛”的毛發(fā)狀突起，當(dāng)聲音引起膜和聽力器官振動(dòng)時(shí)，這些突起會(huì)彎曲并激活。
然而，此前觀點(diǎn)認(rèn)為，內(nèi)毛細(xì)胞的立體纖毛不與膠質(zhì)蓋膜接觸，并認(rèn)為它們通過一種完全不同的機(jī)制而受到聲音的刺激，仍不清楚聲音振動(dòng)是如何刺激內(nèi)毛細(xì)胞產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)的。新研究挑戰(zhàn)的正是這一問題。
研究人員注意到，膠質(zhì)蓋膜可反射綠光，這使得用顯微鏡觀察蓋膜成為可能。林雪平大學(xué)生物醫(yī)學(xué)和臨床科學(xué)系首席研究工程師、這篇論文的主要作者皮埃爾·哈基馬納表示：“我們看不到蓋膜和毛細(xì)胞之間有任何縫隙。相比之下，內(nèi)外毛細(xì)胞上的立體纖毛都完全嵌入了膜中。這反駁了‘只有外毛細(xì)胞才與膠質(zhì)蓋膜接觸’的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。”
進(jìn)一步研究后，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了以前從未見過的鈣導(dǎo)管。這些導(dǎo)管跨越了蓋膜，連接著內(nèi)毛和外毛細(xì)胞的靜纖毛。此前研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)蓋膜能儲(chǔ)存鈣離子，而鈣離子是毛細(xì)胞將聲音引起的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)電信號(hào)所必需的。新研究發(fā)現(xiàn)，鈣離子通過鈣導(dǎo)管流向毛細(xì)胞，且內(nèi)外毛細(xì)胞上的纖毛以相似的方式彎曲。
“我們發(fā)現(xiàn)的新的聽覺機(jī)制與50多年來的主流模型并不一致。教科書中關(guān)于聽力器官及其功能的經(jīng)典插圖必須更新，用于研究聽力的數(shù)學(xué)模型也應(yīng)該更新。”哈基馬納表示，更深入地了解聲音是如何刺激內(nèi)毛細(xì)胞對(duì)于優(yōu)化人工耳蝸刺激聽神經(jīng)的方式非常重要，或?qū)⒂兄谌斯ざ伒母倪M(jìn)。
總編輯圈點(diǎn)
人是怎樣聽到聲音的?其實(shí)，為了把聲波轉(zhuǎn)化為生物電信號(hào)，耳朵內(nèi)多種角色需要通力合作，最后由聽神經(jīng)將信號(hào)傳遞給大腦解析。此次的研究有些開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)，比如內(nèi)毛細(xì)胞實(shí)際上與膠質(zhì)蓋膜接觸，蓋膜上還有鈣導(dǎo)管，這甚至可以更新主流的聽力機(jī)制模型。研究結(jié)論也有助于人工耳蝸技術(shù)的發(fā)展。人工耳蝸不是聲音放大器，而是一種電子仿生裝置，它的進(jìn)步，仰賴于科研人員對(duì)耳朵研究的深入。知道聲音進(jìn)入耳朵后發(fā)生了什么，人工干預(yù)才可以更好發(fā)揮作用。
