瑞典林雪平大學的研究人員對耳朵內(nèi)毛細胞的功能機制有了新發(fā)現(xiàn)，認為內(nèi)毛細胞像外毛細胞一樣，也與耳朵內(nèi)膠質蓋膜接觸。發(fā)表在最新一期《自然·通訊》上的該項研究成果，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，對于促進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胞等問題非常重要。
為了聽到聲音，耳朵內(nèi)毛細胞必須將聲波轉化為神經(jīng)信號，并將其傳輸?shù)酱竽X。這種轉換發(fā)生在耳蝸的部分。耳蝸導管容納聽力器官，有許多毛細胞，分為外毛細胞和內(nèi)毛細胞。外毛細胞放大聲音振動，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)毛細胞將聲音振動轉化為神經(jīng)信號。人們很早就知道，外毛細胞的上面有膠質蓋膜。外毛細胞有被稱為“立體纖毛”的毛發(fā)狀突起，當聲音引起膜和聽力器官振動時，這些突起會彎曲并激活。
然而，此前觀點認為，內(nèi)毛細胞的立體纖毛不與膠質蓋膜接觸，并認為它們通過一種完全不同的機制而受到聲音的刺激，仍不清楚聲音振動是如何刺激內(nèi)毛細胞產(chǎn)生神經(jīng)信號的。新研究挑戰(zhàn)的正是這一問題。
研究人員注意到，膠質蓋膜可反射綠光，這使得用顯微鏡觀察蓋膜成為可能。林雪平大學生物醫(yī)學和臨床科學系首席研究工程師、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胞之間有任何縫隙。相比之下，內(nèi)外毛細胞上的立體纖毛都完全嵌入了膜中。這反駁了‘只有外毛細胞才與膠質蓋膜接觸’的傳統(tǒng)觀點。”
進一步研究后，科學家們還發(fā)現(xiàn)了以前從未見過的鈣導管。這些導管跨越了蓋膜，連接著內(nèi)毛和外毛細胞的靜纖毛。此前研究發(fā)現(xiàn)，膠質蓋膜能儲存鈣離子，而鈣離子是毛細胞將聲音引起的振動轉化為神經(jīng)電信號所必需的。新研究發(fā)現(xiàn)，鈣離子通過鈣導管流向毛細胞，且內(nèi)外毛細胞上的纖毛以相似的方式彎曲。
“我們發(fā)現(xiàn)的新的聽覺機制與50多年來的主流模型并不一致。教科書中關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)學模型也應該更新。”哈基馬納表示，更深入地了解聲音是如何刺激內(nèi)毛細胞對于優(yōu)化人工耳蝸刺激聽神經(jīng)的方式非常重要，或將有助于人工耳蝸的改進。
總編輯圈點
人是怎樣聽到聲音的?其實，為了把聲波轉化為生物電信號，耳朵內(nèi)多種角色需要通力合作，最后由聽神經(jīng)將信號傳遞給大腦解析。此次的研究有些開創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)，比如內(nèi)毛細胞實際上與膠質蓋膜接觸，蓋膜上還有鈣導管，這甚至可以更新主流的聽力機制模型。研究結論也有助于人工耳蝸技術的發(fā)展。人工耳蝸不是聲音放大器，而是一種電子仿生裝置，它的進步，仰賴于科研人員對耳朵研究的深入。知道聲音進入耳朵后發(fā)生了什么，人工干預才可以更好發(fā)揮作用。
