內毛細胞處理聲音新發現挑戰傳統理論

科技日報北京5月13日電 （實習記者張佳欣）瑞典林雪平大學的研究人員對耳朵內毛細胞的功能機制有了新發現，認為內毛細胞像外毛細胞一樣，也與耳朵內膠質蓋膜接觸。發表在最新一期《自然·通訊》上的該項研究成果，挑戰了數十年來盛行的聽力器官解剖組織和工作方式的現狀，對於促進諸如助聽器和人工耳蝸的優化，以及深入瞭解聲音如何刺激毛細胞等問題非常重要。

為了聽到聲音，耳朵內毛細胞必須將聲波轉化為神經信號，並將其傳輸到大腦。這種轉換髮生在耳蝸的部分。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。內毛細胞將聲音振動轉化為神經信號。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”的毛髮狀突起，當聲音引起膜和聽力器官振動時，這些突起會彎曲並激活。

然而，此前觀點認為，內毛細胞的立體纖毛不與膠質蓋膜接觸，並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毛細胞產生神經信號的。新研究挑戰的正是這一問題。

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。林雪平大學生物醫學和臨牀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’的傳統觀點。”

進一步研究後，科學家們還發現了以前從未見過的鈣導管。這些導管跨越了蓋膜，連接着內毛和外毛細胞的靜纖毛。此前研究發現，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電信號所必需的。新研究發現，鈣離子通過鈣導管流向毛細胞，且內外毛細胞上的纖毛以相似的方式彎曲。

“我們發現的新的聽覺機制與50多年來的主流模型並不一致。教科書中關於聽力器官及其功能的經典插圖必須更新，用於研究聽力的數學模型也應該更新。”哈基馬納表示，更深入地瞭解聲音是如何刺激內毛細胞對於優化人工耳蝸刺激聽神經的方式非常重要，或將有助於人工耳蝸的改進。

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，耳朵內多種角色需要通力合作，最後由聽神經將信號傳遞給大腦解析。此次的研究有些開創性的發現，比如內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。研究結論也有助於人工耳蝸技術的發展。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，仰賴於科研人員對耳朵研究的深入。知道聲音進入耳朵後發生了什麼，人工干預才可以更好發揮作用。