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传统耳蜗离子通道学说将被推翻

即将登在最新一期《自然神经科学杂志》的一项研究结果,可能会推翻我们在过去30年一直奉行的内耳毛细胞离子通道学说,甚至会影响我们目前对听力损失机制的解释和听力损失预防采取的措施。这项由美国威斯康辛州立大学和法国培雷格林医院的耳鼻咽喉教授里奇组织的一个内耳基础研究结果,刚刚公布,便引起极大关注。

为什么如此重要?根据参加这项实验的奥利根卫生科学大学耳鼻咽喉教授格力勒斯派的解释,我们过去一直认为耳蜗的这些离子通道处在耳蜗一个不同位置,但是,这项最新研究结果,却迫使我们改变对此的看法,离子通道的位置非常重要,是解释声音如何产生和传送的重要的理论基础。

根据中国听力学网专家,该项研究涉及的离子,指的是带正或负电荷的原子或原子团,各自向相反极性的电荷运动。进一步说,人耳蜗的毛细胞,具有传递空气振动的能力,从内毛细胞或外毛细胞顶端突出的僵直的、毛发样的微纤毛叫做静纤毛,根据高度排列成行。

声音的振动会导致这些静纤毛轻微弯曲,科学家认为,正是这种运动开启了离子通道,让带有正电负荷的离子,进入毛细胞,由此完成将机械振动转变为生物电信号的过程,再入到大脑。显然,离子通道和静纤毛的存在涉及听觉产生和调控细胞的功能。

不过,令人不解的是,多年来听觉科学家一直没有对离子通道在这个声音传播过程中的作用盖棺定论,尤其是没有证实离子通道在耳蜗内的位置。这项工作由里奇教授和他的研究团队完成了。

在他们实验中,科学家使用注射器,用水冲击小鼠的静纤毛,由此产生的钙便进入毛细胞,于此同时,他们使用一种高速、高分辨率的摄像机,将整个过程记录下来。不过, 其结果却让人大跌眼镜,记录下的离子通道并没有出现在排列最高的静纤毛处,而是仅仅在排列在中间和高度最短的静纤毛里,这种位置的变化和传统理论截然相同。

离子通道好比麦克风,能将机械振动变成神经信号,换言之,将声音转化成电信号传递给大脑,同时还能保护耳朵不受强烈噪声的影响。 人的耳朵通过一种被称为“适应”的过程, 逐渐适应不同强度的声音。我们最好的例子便是清晨出门时,能听到的细微声音,但是一天工作结束后,再去听这些声音,便几乎听不清楚了。因为,耳朵对不同声音有过习惯的过程。

如果人的内耳由于年龄或噪音,出现问题,将会影响耳朵适应能力的正常进行,因此,从听力学家的角度,理解听力的适应过程是预防听力损失的重要的第一步。许多不同的听力损失或者耳聋,大多是因为内耳细胞的分子系统出现问题,因此,认识内容毛细胞工作的原理能帮助我们寻找如何解决听力损失的方法。

这项实验是美国政府下属的国家耳聋和传播失调研究院资助的,在过去,不同的科学家也一直试图解决这个问题,不过技术手段有限,尤其是图像处理技术的敏感度低,成像能力有限,而在这个实验,威斯康辛大学科研小组使用了高精度显微镜,能每秒拍摄到500张图片。

另外和过去不同之处,是这次实验他们使用的是小鼠的毛细胞,而过去则是对牛蛙的实验。由于哺乳动物的静纤毛数量和排列相对较少,因此,听觉科学家们能准确地找到离子通道的位置。

下一步最重要的的问题是:如何解释离子通道所处的不同位置,也许由此能产生更新的对听力损失的学说。