Американские ученые из Лаборатории сенсорной нейробиологии Рокфеллеровского университета после долгих лет изучения механизмом слуха и поиска возможности изучать слуховую улитку вне тела, смогли сохранить ее фрагмент живым и функциональным. Результаты революционного технологического открытия опубликованы в журналах PNAS и Hearing Research.
Многие фундаментальные механизмы работы улитки оставались скрытыми от ученых из-за ее труднодоступности. Между тем понимание этих процессов чрезвычайно важно для лечения потери слуха, которая часто бывает вызвана повреждением волосковых клеток, устилающих улитку.
В одной улитке насчитывается около 16 тыс. волосковых клеток, на каждой из которых расположено несколько сотен стереоцилий. Они усиливают и преобразуют звуковые колебания в электрические импульсы, которые воспринимает мозг.
Известно, что у насекомых и беспозвоночных животных для восприятия звука используется биофизическое явление, которое называется бифуркация Хопфа. Оно описывает переломный момент между полной неподвижностью и колебаниями, когда самый тихий звук приводит систему в движение.
У улитки лягушки-быка, которую исследовали ученые, такая нестабильность возникает в сенсорных волосковых клетках. Исследователи долгие годы искали возможность проверить, есть ли такой процесс в улитке млекопитающих.
Чтобы ответить на этот вопрос, ученые вырезали фрагмент улитки песчанок, чей слух находится в том же диапазоне, что у людей. Фрагмент размером в 0,5 мм ученые поместили в специальную камеру, где была создана естественная среда, температура и напряжение. Через крошечный динамик ученые воспроизводили звуки и наблюдали за реакцией улитки.
Исследователи выяснили, что открытие и закрытие ионных каналов в волосковых клетках добавляет энергии к звуковым колебаниям, а наружные волосковые клетки удлиняются и сокращаются в ответ на изменения напряжения.
Самым важным открытием было то, то в улитке млекопитающих тоже происходила бифуркация Хопфа, когда переломный момент превращал нестабильность в усиление звука.
Ученые надеются, что открытые ими процессы помогут в разработке новых эффективных методов лечения нарушения слуха, когда лекарства будут целенаправленно воздействовать на конкретные клетки.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, кто на планете лучше всех слышит.
