У Вас есть вопросы по продукции? Вы хотите узнать цены или получить каталог продукции?
8(495) 290 33 12
8(495) 290 33 13

Новые открытия ставят под сомнение проверенный десятилетиями механизм работы органа слуха

  Исследователи из Линчепингского университета в Швеции сделали несколько открытий, которые касаются механизмов  функционирования внутренних волосковых клеток уха, преобразующих звук в нервные сигналы, которые обрабатываемые в мозге. Результаты, представленные в научном журнале Nature Communications, ставят под сомнение существующее виденье анатомической организации и работы слухового органа, которое являлось общепризнанным на протяжении десятилетий. Более глубокое понимание того, как волосковые клетки стимулируются звуком, важно для таких вопросов, как оптимизация слуховых аппаратов и кохлеарных имплантатов для людей с потерей слуха.

  Чтобы слышать звуки, мы должны преобразовывать звуковые волны, представляющие собой компрессию и декомпрессию воздуха, в электрические нервные сигналы, которые передаются в мозг. Это преобразование происходит в части внутреннего уха, известной как улитка, благодаря своей форме, напоминающей раковину улитки. В канале улитки находится орган слуха с множеством волосковых клеток, которые делятся на внешние и внутренние волосковые клетки.

  Внешние волосковые клетки усиливают звуковые колебания, что позволяет нам слышать слабые звуки и лучше воспринимать различные частоты в человеческой речи. Внутренние волосковые клетки преобразуют звуковые колебания в нервные сигналы. В данном исследовании ученые изучили, как происходит преобразование. То есть до сих пор было не понятно, каким образом внутренние волосковые клетки стимулируются звуковыми колебаниями для получения нервных сигналов.

  Давно известно, что внешние волосковые клетки соединены с мембраной, которая их покрывает. Наружные волосковые клетки имеют похожие на волоски выступы, известные как стереоцилии, которые изгибаются и активируются, когда звук вызывает колебание мембраны и органа слуха. Однако существующее мнение гласит о том, что стереоцилии внутренних волосковых клеток не контактируют с этой мембраной, которая также известна как кортиева мембрана, и что они стимулируются звуками по совершенно другому механизму. Именно эту модель ставит под сомнение новое исследование.

  Отношение между волосковыми клетками и кортиевой мембраной подробно изучаются с помощью электронной микроскопии с 1950-х годов. Но исследование функционирования этой гелеобразной мембраны очень затруднительно, поскольку она сжимается, как только ее удаляют из уха. Это делает чрезвычайно трудным сохранение связи между внутренними волосковыми клетками и кортиевой мембраной. Кроме того, эта мембрана прозрачна, и поэтому была практически невидима. До текущего момента. Исследователи LiU заметили, что кортиева мембрана отражает зеленый свет. Это открытие позволило увидеть кортиеву мембрану под микроскопом.

  “Мы не видим никакого промежутка между кортиевой мембраной и волосковыми клетками. Напротив, стереоцилии как на внешних, так и на внутренних волосковых клетках полностью погружены в кортиеву мембрану. Наши результаты не совпадают с общепринятой идеей о том, что только наружные волосковые клетки находятся в контакте с кортиевой мембраной” – заявляет Пьер Хакизимана, главный инженер-исследователь кафедры биомедицинских и клинических наук Линчепингского университета и главный автор статьи.

  Пьер Хакизимана и его коллеги изучали внутреннее ухо морских свинок, которое очень похоже на человеческое. Когда исследователи детально изучили связь между мембраной и волосковыми клетками, они сделали еще одно открытие. “Мы обнаружили кальциевые каналы, которые выглядят так, как мы никогда не видели раньше. Эти кальциевые каналы проходят через кортиеву мембрану и соединяются со стереоцилиями как внутренних, так и внешних волосковых клеток”, – говорит Пьер Хакизимана.

  Исследовательская группа, возглавляемая профессором Андерсом Фридбергером, ранее обнаружила, что кортиева мембрана функционирует как резервуар для ионов кальция, которые необходимы волосковым клеткам для преобразования колебаний, вызванных звуком, в нервные сигналы. Исследователи отследили движение ионов кальция в каналах, и результаты говорят о том, что ионы кальция поступают через каналы в волосковые клетки. Это может объяснить то, как волосковые клетки получают большое количество ионов кальция, необходимых для их функционирования. Исследование также показало, что стереоцилии на внутренних и внешних волосковых клетках изгибаются кортиевой мембраной одинаково. Следующим шагом в исследовании будет более детальное изучение того, как транспортируются ионы кальция, и будет определяться белок или белки, из которых состоят открытые кальциевые каналы.

  “Наши результаты позволяют описать механизм того, как функционирует слух, при том, что механизм несовместим с моделью, которая была общепринята на протяжении более пятидесяти лет. Классические иллюстрации в учебниках, показывающие орган слуха и его функционирование, должны быть обновлены. Математические модели, используемые в исследованиях слуха, также должны быть обновлены с учетом этих новых результатов”, – говорит Пьер Хакизимана.

  Новая информация о том, как функционирует наш слух, в дальнейшем может оказаться важной для разработки кохлеарных имплантатов. Это слуховые аппараты, которые вставляются в улитку и с помощью электрической стимуляции дают возможность детям и взрослым с потерей слуха воспринимать звуки.

  “Кохлеарные имплантаты – это потрясающее решение для лечения потери слуха, но их можно усовершенствовать. Более глубокое понимание того, как внутренние волосковые клетки стимулируются звуками, важно для оптимизации того, как кохлеарные имплантаты стимулируют слуховой нерв”, – заявляет Пьер Хакизимана.