Мозг управляет звуковой чувствительностью с помощью специальных волосков

Эта концепция может изменить наше представление о волосковых клетках во внутреннем ухе и их функциональности

Волосковые клетки внутреннего уха имеют удлиненный «корень», который обеспечивает сообщение между нервными клетками и мозгом, приспосабливая чувствительность к звуковым колебаниям и положению головы, обнаружили исследователи в Чикагском медицинском колледже университета Иллинойса.

Исследование опубликовано в издании Proceedings of the National Academy of Sciences («Известия Национальной академии наук»).

Похожие на волос структуры, которые называются стереоцилии, довольно твердые и на концах они связаны специфическим образом.

Когда вы двигаете головой или когда звуковая вибрация входит в ухо, движение жидкости в ухе заставляет эти связующие структуры перемещаться или растягиваться, открывая ионные каналы и возбуждая клетку, которая может передавать информацию в мозг, говорит Анна Лысаковски, преподаватель анатомии и цитобиологии в медицинском колледже университета Иллинойса и руководитель исследования.

Стереоцилии обернуты гелеобразной кутикулой на верхней части клетки, которая, как полагают, работает как твердая платформа, возвращая волосок обратно в положение отдыха.

Лысаковски и ее коллеги изучали часть клетки, названную бороздчатой органеллой, которая находится под пластиной кутикулы и, как полагают, отвечает за ее устойчивость. Используя электронный микроскоп высокого напряжения в Национальном центре исследования микроскопии и отображения в Калифорнийском университете Сан-Диего, Флорин Францеану, докторант в лаборатории Лысаковски и соавтор статьи об исследовании, смог построить комбинированное изображение волосковой клетки.

«Когда я увидела изображение, я была поражена», - сказала Лысаковски.

Учебники, как говорит исследователь, описывают корни стереоцилии на кутикулообразной платформе. Но новые изображения показали, что корни проходят через нее, образуя острый угол в 110 градусов и заполняя всю мембрану на противоположной стороне клетки, где они соединяются с бороздчатой органеллой.

Волосковая клетка типа 2 заканчивается «корнями» волосковой клетки с кутикулярным пластом (автор изображения Анна Лысаковски, Университет Иллинойса, фото sciencedaily.com)

Основываясь на этом, Лысаковски предложила новый способ работы волосковых клеток. Так же как мозг приспосабливает чувствительность клеток сетчатки глаза к свету, он может модулировать и чувствительность волосковых клеток во внутреннем ухе к звукам и положению головы.

Когда глаз взаимодействует со светом, появляется обратная связь между мозгом и глазом. «Если слишком ярко, мозг может сказать: хорошо, я сделаю темнее, или если не достаточно ярко, мозг будет стремиться найти больше света», - говорит Лысаковски.

Бороздчатая органелла, соединяющая «корни» с клеточной мембраной, создает возможность обратной связи клетки и сенсоров, которые обнаруживают движение. Обратная связь от мозга может изменять напряженность на корнях и воздействовать на их чувствительность к раздражителям. Бороздчатая органелла может также занимать всю кутикулярную пластину полностью, чтобы модулировать весь процесс.

«Эта концепция может изменить наше представление о волосковых клетках во внутреннем ухе и их функциональности», - сказала Лысаковски.

Исследование финансировалось грантами Национального института глухоты и других коммуникативных нарушений, грантом Американского исследовательского фонда слуха, грантом Национального центра исследования.

Аспирант Робштэйн Хидавенци и Стивен Прайс, технолог электронного микроскопа, также внесли вклад в исследование, идентифицируя три белка, которые входят в состав бороздчатой органеллы, и описали, как они образуются во время развития.