《Biophysical Journal》：Viscoelasticity explains fast adaptation in the auditory amplifiers of mammals
编辑推荐：
外毛细胞束通过粘弹性适应元件实现快速自适应，维持感受器电流灵敏度。模型成功预测未拟合实验中受体电流敏感度保持量，揭示动态范围与刺激频率相关。粘弹性元件刚度变化模拟钙离子减少效应，表明钙调控粘弹性特性。该机制显著影响耳蜗放大器的电流响应特性、迟滞现象及相位超前。
雷扬·查特吉（Rayan Chatterjee）|戴维德·奥·毛伊莱迪格（Dáibhid ó. Maoiléidigh）
美国加利福尼亚州斯坦福大学耳鼻喉科-头颈外科
摘要
当我们听到声音时，声音会引起外毛细胞束的变形，这种变形会被转化为感受器电流。这些感受器电流驱动耳蜗放大器，而耳蜗放大器是实现耳朵高灵敏度、宽动态范围和敏锐频率选择性的关键。虽然适应机制能够保持感受器电流对毛细胞束变形的敏感性，但外毛细胞束适应的具体机制仍存在争议，且在生理相关频率下适应机制的工作原理也不清楚。我们提出了一种基于粘弹性适应机制的解释。为了验证这一假设，我们将包含粘弹性适应元件的外毛细胞束数学模型与十二项独立实验结果进行对比。通过成功预测一项未用于模型拟合的实验结果（即快速适应能够维持感受器电流敏感性的程度），我们验证了该模型的准确性。该模型还能预测生理相关频率下的快速适应效应。实验结果表明：存在显著的变形电流滞后现象；感受器电流在很大程度上能够驱动毛细胞束的变形；快速适应会对感受器电流进行高度的高通滤波。由于粘弹性快速适应的存在，外毛细胞束的动态范围会随刺激频率的变化而变化。增加适应元件的硬度可以模拟实验中观察到的钙离子浓度降低所带来的效果，这表明适应元件的粘弹性特性可能与钙离子有关。这些预测内容均可通过实验进行验证。由于粘弹性快速适应会显著影响感受器电流的敏感性、滞后现象、相位延迟、高通滤波效果以及动态范围，我们预计它会对耳蜗放大器和听觉功能产生重要影响。
