Nature子刊新研究挑战了几十年来关于人体如何听到声音的机制

　　

瑞典林雪平大学的研究人员已经发现了耳朵内部毛细胞的功能机制，该机制将声音转换为在大脑中处理的神经信号。

该结果发表在Nature Communications杂志上，挑战了数十年来流行的解剖结构和听觉器官工作的作用机制。对于诸如听力障碍者的助听器和人工耳蜗的优化等问题，以及深入了解声音如何刺激毛细胞非常重要。

为了听到声音，我们必须将声波转换为电神经信号，然后将其传输到大脑。由于其形状，这种转换发生在被称为耳蜗的内耳部分，耳蜗管容纳着听力器官，其中许多毛细胞分为外毛细胞和内毛细胞。外部毛细胞会放大声音振动，使我们能够听到微弱的声音，并更好地感知人类语音中的各种频率。内部毛细胞将声音振动转换为神经信号。在最新的研究中，研究人员分析了这一转换是如何发生的。即如何通过声音振动刺激内部毛细胞以产生神经信号。

长期以来，人们已经知道外部毛细胞与位于其上的膜相连。外部的毛细胞具有称为静纤毛（stereocilia）的头发状突起，当声音引起膜和听觉器官振动时，这些突起就会弯曲并激活。一般的观点是，内部毛细胞的纤毛不与盖膜tectorial membrane接触，并且它们通过完全不同的机制被声音刺激。而新研究挑战的正是这种作用模式。

自1950年代以来，科学家们已通过电子显微镜详细研究了毛细胞与盖膜之间的关系。但是，要研究这种凝胶状膜的功能是极其困难的，因为一旦从耳朵上移开它就会收缩。这使得保持内部毛细胞与盖膜之间的关系变得极为困难。另外，该膜是透明的，因此基本上是不可见的。而在最新研究中，研究人员注意到，盖膜反射了绿光。该发现使得通过显微镜可视化盖膜成为可能。

Pierre Hakizimana和他的同事研究了豚鼠的内耳，它们与人类的内耳非常相似。Pierre Hakizimana表示：“我们发现钙管（calcium ducts）的外观是我们从未见过的。这些钙管跨越了盖膜，并连接到内部和外部毛细胞的静纤毛上。”

由Anders Fridberger教授领导的研究小组先前发现，盖膜起着钙离子储存器的作用，而毛细胞将声音诱发的振动转换成神经信号则需要钙离子。研究人员追踪了钙离子在导管中的运动，他们的研究结果表明钙离子通过导管流向毛细胞。这可以解释毛细胞如何获得其功能所需的大量钙离子。研究还表明，内部和外部毛细胞上的静纤毛以类似的方式被盖膜弯曲。研究的下一步将是更详细地了解钙离子的运输方式，并鉴定构成新发现的钙管中一种或多种蛋白质。

“我们的研究结果描述一种听觉功能的机制，该机制与五十多年来流行的模型不一样。教科书中的经典插图显示了听觉器官及其功能，必须对其进行更新。数学研究中用于研究听力的模型也应进行更新，”Pierre Hakizimana说。

（生物通：万纹）

原文检索：

"Inner hair cell stereocilia are embedded in the tectorial membrane", Pierre Hakizimana and Anders Fridberger, (2021), Nature Communications, published online on May 10, 2021, doi: 10.1038/s41467-021-22870-1 https://www.nature.com/articles/s41467-021-22870-1