Новое исследование поставило под вопрос общепринятое объяснение механизма слуха
Исследователи более тщательно изучили механизмы функционирования внутренних волосковых клеток в ушах морских свинок и получили новые данные, бросающие вызов давно сложившейся картине анатомической организации и работы органа слуха. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
У человека и ряда других животных преобразование звуковых волн в электрические сигналы происходит благодаря их прохождению через слуховую сенсорную систему, состоящую из наружного, среднего и внутреннего уха. Ушная раковина (часть наружного уха) ловит звуковые колебания и по наружному слуховому проходу передаёт их к барабанной перепонке. Колебания перепонки передаются дальше в среднее ухо к трём косточкам: молоточек, наковальня и стремечко, после чего уже попадает во внутреннее ухо, где находится заполненная жидкостью улитка.
Объектом исследования стал непосредственно кортиев орган — комплекс волосковых (сенсорно-эпителиальных) клеток, покрытый текториальной мембраной и находящийся внутри улитки. Эти волосковые клетки также делятся на внутренние и наружные. Наружные усиливают звук, внутренние преобразуют колебания в электрические сигналы. Считается, что непосредственно с мембраной контактируют только внешние волосковые клетки, и механизм её взаимодействия с внутренними достоверно не был известен, поскольку предполагалось наличие зазора между ними.
Изучением этого вопроса занимались ещё с 1950-х годов, однако очень трудно исследовать работу мембраны, потому что она сжимается, как только ее удаляют из уха. Соответственно, нарушаются и связи между ней и волосковыми клетками. В дополнении к этому мембрана прозрачная, и её практически не видно.
В процессе наблюдения исследователи заметили, что мембрана отражает зелёный свет, что позволило визуализировать её с помощью отражённого света и флуоресцентной конфокальной микроскопии. Оказалось, что между ней и внутренними волосковыми клетками нет никакого зазора, и более того — стереоцилии (мембранные выросты на волосковых клетках) и внутренних, и внешних клеток напрямую встроены в саму мембрану. Из-за предполагаемого отсутствия контактов с текториальной мембраной считалось, что они взаимодействуют с ней через вязкую жидкость внутри улитки.
Кроме этого учёные обнаружили, что кальциевые протоки охватывают текториальную мембрану и соединяются со стереоцилиями как внутренних, так и внешних волосковых клеток. Мембрана является резервуаром для ионов кальция, которые передаются волосковым клеткам для их нормального функционирования. Это объясняет, как они получают необходимые для образования сигнала ионы кальция.
Авторы исследования заявили о необходимости замены анатомических иллюстраций в учебниках, на которых отражена структура кортиевого органа. Кроме этого они намерены использовать полученные данные для усовершенствования работы кохлеарных имплантатов — протезов, воздействующих непосредственно на слуховой нерв и позволяющих компенсировать потерю слуха.
