Utrzymali przy życiu ważny fragment ucha. Przełom w badaniach słuchu
Naukowcy po raz pierwszy utrzymali przy życiu fragment ślimaka poza ciałem. Czy nadchodzi właśnie rewolucja w otolaryngologii?
Przez dekady badacze wiedzieli, że w ślimaku, czyli spiralnym fragmencie ucha wewnętrznego, dzieją się rzeczy niezwykłe. To tam setki tysięcy drobnych wypustek komórek rzęsatych przekształcają fale dźwiękowe w impulsy elektryczne, które trafiają do mózgu. Niestety, ta miniaturowa struktura jest ukryta głęboko w najtwardszej kości naszego ciała i do tej pory pozostawała praktycznie niedostępna do obserwacji w czasie rzeczywistym.
Teraz, dzięki specjalnie zaprojektowanej komorze podtrzymującej życie, badaczom z laboratorium sensorycznej neurobiologii udało się utrzymać przy życiu mikroskopijny fragment ślimaka pobrany z ucha gryzonia. To pozwoliło im na bezpośrednie śledzenie, jak dokładnie komórki słuchowe reagują na dźwięki.
Słyszymy dzięki niestabilności
W ramach eksperymentu naukowcy odkryli, że podstawą działania słuchu nie tylko u żab, ale także u ssaków, jest zjawisko bifurkacji Hopfa. Brzmi tajemniczo, ale chodzi o stan delikatnej równowagi – taki punkt na granicy między ciszą a ruchem, w którym nawet najcichszy dźwięk potrafi wywołać silną reakcję komórek.
To właśnie ta mechaniczna niestabilność umożliwia komórkom rzęsatym wzmacnianie sygnałów – zachowują się jak miniaturowe wzmacniacze, które nie tylko odbierają dźwięk, ale potęgują go, zanim trafi do mózgu. Dotąd tę zasadę potwierdzono jedynie u niektórych zwierząt, ale teraz wiemy, że działa także w naszych uszach.
Sztuka precyzji i mikroskali
Sam eksperyment był majstersztykiem precyzji. Badacze wycięli półmilimetrowy fragment ślimaka z ucha myszoskoczka (gryzonia o zakresie słuchu zbliżonym do ludzkiego) w takim momencie rozwoju, gdy struktura była już funkcjonalna, ale jeszcze nie była zrośnięta z kością. Następnie umieścili próbkę w komorze podtrzymującej odpowiednią temperaturę, napięcie i otaczającej ją płynami biologicznymi. Za pomocą mikrogłośników odtwarzali dźwięki i jednocześnie monitorowali reakcje komórek w czasie rzeczywistym, obserwując, jak włókna rzęskowe drgają, jak otwierają się kanały jonowe i jak komórki zmieniają długość w procesie zwanym elektromotylnością.
Przeczytaj także:
To odkrycie to nie tylko triumf biofizyki. To także nowa nadzieja dla milionów osób z uszkodzonym słuchem. Dzięki żywemu modelowi ślimaka badacze mogą teraz precyzyjnie testować działanie leków lub terapii na konkretne komórki. Dotychczas żaden lek nie uzyskał aprobaty na leczenie głuchoty wynikającej z uszkodzenia komórek rzęsatych. Właśnie m.in. dlatego, że nie dało się dobrze zbadać ich działania w warunkach zbliżonych do naturalnych.
