近日，瑞典林雪平大学研究人员发现了内毛细胞因振动产生神经信号的机制。该结果对目前主流的听觉器官组织结构和工作原理提出了挑战。研究人员表示，深入研究毛细胞是如何被声音刺激的，有助于优化助听器和人工耳蜗。相关论文近日刊登于《自然—通讯》。
为听到声音，人类必须把声波转换成神经信号，传送到大脑。毛细胞在这一过程中扮演了重要角色，其中外毛细胞能放大声音振动，内毛细胞将声音振动转化为神经信号。内毛细胞是如何被声音振动刺激产生神经信号的，则一直不清楚。
人们早就知道，外毛细胞与位于其上的一层膜相连，从而感知到振动。但目前理论认为，内毛细胞没有接触这种被称为盖膜的膜，它们通过完全不同的机制受到声音的刺激。
论文通讯作者、林雪平大学生物医学和临床科学系工程师Pierre Hakizimana和同事研究了豚鼠的内耳，其与人类内耳非常相似。他们注意到盖膜能反射绿光，这使得用显微镜观察盖膜成为可能。“我们看不到盖膜和毛细胞之间有任何缝隙。相反，内、外毛细胞上的静纤毛完全嵌在盖膜中。我们的研究结果与普遍接受的‘只有外毛细胞与盖膜接触’观点不一致。”Hakizimana说。
“我们还发现了以前从未见过的钙管外观。这些钙管跨越盖膜，连接内、外毛细胞的立体纤毛。”Hakizimana说。之前有研究发现，盖膜的功能是储存钙离子，而钙离子是毛细胞将振动转化为神经信号所必需的。该团队跟踪了钙离子在钙管中的运动，结果表明钙离子通过钙管流向毛细胞。这解释了毛细胞如何获得大量钙离子。
“该结果使我们能够描述听觉机制，这与50多年来我们接受的知识不同。因此，教科书中显示听力器官及其功能的经典插图必须更新，用于研究听力的数学模型也应该更新。”Hakizimana说。
专家认为，从长远来看，这些新信息对人工耳蜗的发展很重要。“人工耳蜗是治疗听力损失的一个有效解决方案，但还可以改进。更深层次地了解内毛细胞是如何被声音刺激的，对于优化人工耳蜗刺激听觉神经的方式很重要。”
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-22870-1
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