推翻认知！Nature子刊重新定义如何听到声音的背后机制

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。

耳蜗是内耳的听觉部分。耳蜗是骨质的，看起来像蜗牛。它里面有液体和毛细胞。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。

在当前的研究中，研究人员已经研究了转换是如何发生的。但是仍不清楚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，人们已经知道外毛细胞上的纤毛与位于其上的盖膜相连。当声音引起膜和听觉器官振动时，这些纤毛就会弯曲并激活。

但是，目前的观点是，内毛细胞的纤毛不与盖膜接触。

而最近发表在Nature子刊Nature Communications 上的一项研究成果推翻了之前的旧观点，该研究表明内毛细胞的纤毛也跟盖膜接触，并且“钙管”将盖膜与内毛细胞的静纤毛直接相连。

doi：10.1038 / s41467-021-22870-1

在该研究中，研究人员研究了豚鼠的内耳，豚鼠的内耳与人的内耳非常相似。研究人员研究了毛细胞与盖膜之间到关系。

自1950年代以来，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，因为一旦将其从耳朵上移开，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，盖膜是透明的，因此基本上是不可见的。

让人惊喜的是，在该研究中，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。

我们无法看到盖膜和毛细胞之间的任何缝隙。相反，外耳和内耳毛细胞上的纤毛完全嵌入盖膜中。林雪平大学生物医学和临床科学系的首席研究工程师、文章的主要作者皮埃尔-哈基齐马纳说："我们的结果与普遍接受的只有外毛细胞与盖膜接触的观点不一致。

内部（IHC）和外部（OHCs）毛细胞上的立体纤毛完全嵌入在盖膜（TM）中

图a显示了通常如何描绘内部毛细胞（粉红色），外部毛细胞（绿色）和盖膜（白色）之间的关系，以及在膜和内部毛细胞之间的间隙。 图b显示了研究人员的发现，他们的所有毛细胞立体纤毛都完全嵌入在盖膜中，并且钙管（蓝色）将钙离子运输到毛细胞。

皮埃尔·哈基兹马纳（Pierre Hakizimana）表示：“我们发现钙管的外观是我们从未见过的。这些钙管跨越了保护膜，并与内部和外部毛细胞的立体纤毛相连。”

Ca2+管道将TM连接到IHC和OHC立体纤毛

由安德斯·弗里德伯格教授（Anders Fridberger）领导的研究小组先前发现，盖膜起着钙离子储存器的作用，而毛细胞将钙离子诱发的振动转换为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，内毛细胞和外毛细胞上的立体纤毛被盖膜弯曲的方式类似。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的一种或多种蛋白质。

“我们的结果使我们能够描述一种听觉功能的机制，该机制与五十多年来被接受的模型不兼容。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，以包括这些新发现。” Pierre Hakizimana说。

这个新的研究成果有助于人工耳蜗植入方案的优化，在临床上的意义重大。

参考文献：

Inner hair cell stereocilia are embedded in the tectorial membrane   https://doi.org/10.1038/s41467-021-22870-1