耳蝸覆膜

耳蝸覆膜

在耳朵的內部有一個非常細微的結構,稱之為耳蝸覆膜,是用來對各種聲音頻率做出反應的。耳蝸覆膜能選擇性地接收和傳輸聲波能量到耳蝸的不同部位,傳輸方式是一種不同於普通上下起伏波的縱向傳輸。這種新的傳輸方式對於將聽覺信號輸送給耳蝸覆膜正下方的感覺纖毛細胞至關重要,感覺纖毛細胞之後會將信號傳給大腦。

(圖)耳蝸覆膜耳蝸覆膜

耳朵的內部有一個非常細微的結構,稱之為耳蝸覆膜,是用來對各種聲音頻率做出反應的。耳蝸覆膜能選擇性地接收和傳輸聲波能量到耳蝸的不同部位,傳輸方式是一種不同於普通上下起伏波的縱向傳輸。這種新的傳輸方式對於將聽覺信號輸送給耳蝸覆膜正下方的感覺纖毛細胞至關重要,感覺纖毛細胞之後會將信號傳給大腦

功能

(圖)功能功能

耳能夠即時將聲音轉化成兩種不同的波動,而這兩種波動能夠相互作用,刺激感覺纖毛細胞並加強它們的靈敏性。研究人員認為,這兩種波動的相互作用可能就是人們擁有高保真聽覺的關鍵所在。研究人員表示,此次發現對於我們理解耳蝸的機制大有幫助。從長遠來看,新的研究對於助聽器耳蝸移植技術的發展也將產生影響。研究人員認為,這一發現也將有助於我們更深入地研究某些種類的遺傳性聽覺喪失,因為之前有實驗表明,這些聽覺喪失的內在表現之一就是第二種波動的損壞。耳蝸基膜變形最大的位置,靜纖毛彎曲也最大。

毛細胞

(圖)形狀形狀

毛細胞是柱狀的細胞,每個上面都有100-200束特有的纖毛。這些纖毛是聽力的機械感應器。輕微靜止在最長的纖毛上面的是耳蝸覆膜,它以每個聲音周期來前後移動,傾斜纖毛,並允許電流進入毛細胞。毛細胞,就像眼睛的光感受器,它顯示的不是其它神經元的動作電位的表現特徵,而是其等級反應。這些被等級反應不被動作電位的“所有或沒有任何”特點限制。纖毛以“頂尖連線”(連線一纖毛頂尖到另一個一纖毛頂尖的結構)來互相依附著另一個。伸展和壓縮頂尖連線會打開一個離子通道和導致在毛細胞上產生感受器電位。

相關組織

(圖)組織構造組織構造

Reissner膜只有兩個細胞厚,是人體最薄的地方,基底膜則由相對強韌的纖維組成,從卵圓窗到耳蝸頂端,其寬度相差約六倍(Gulick、Gesheider和Frisina 1989)。基底膜的一邊與骨架相連,另一邊與韌帶相連,可以自由振動。

緊挨著基底膜的器官叫做柯蒂氏器官,它包含了柯蒂氏弓。柯蒂氏弓支持一行內毛細胞和三行(四或五行,靠近頂端)外毛細胞,大約由3 500個內毛細胞和20 000個外毛細胞(Donaldson和Duckert 1991)組成。外毛細胞可以收縮到兩微米,並且在一秒之內收縮多達30 000次,這比生物中任何的速度都快100倍(Miller 1993)。研究者推測,這種快速的長度變化可能是為了增強聽覺信號,提高聽覺感受性並有助於聽覺微調。

與柯蒂氏器官重疊在一起的是耳蝸覆膜。在耳蝸覆膜上大約嵌入了大約100條極小的線狀細絲,它們來自外毛細胞,我們稱之為靜纖毛。另外,大約有50條靜纖毛來自內毛細胞,但是它們並不嵌入在耳蝸覆膜上。
該覆膜將外部毛細胞(其功能是以機械振動的形式對聲音進行放大)與內部毛細胞(其功能是將機械振動轉化為電子信號,並將它們通過聽覺神經送到大腦)勾連起來。如果這個覆膜上的某些基因丟失和受到損害,那么,就會使人感到聽不清或耳聾

研究方向

(圖)耳蝸覆膜的研究耳蝸覆膜的研究

為了弄清覆膜工作的原理,羅索及其同行使用一種原子顯微鏡,這種顯微鏡能夠利用一種精細的顯微針探測覆膜的表面。他們對像膠狀物一樣的覆膜的不同點進行測試,以便精確評估出它的剛性和柔韌性。令人感到驚奇的是,研究人員發現,覆膜的剛性程度沿著膜的長度發生著急劇變化:膜兩端的剛性強度相差10倍之多。

發生剛性變化的覆膜的部分與外部毛細胞直接接觸。用電子顯微鏡掃描觀察的結果顯示,這個不同是由於蛋白質纖維排列方式的變化造成的:在一端它們形成一個稀鬆的網狀結構,這個結構使得覆膜具有柔韌性;而在另一端,則充斥著稠密和均勻排列的蛋白質纖維,使覆膜的剛性強度大為提高。

覆膜的剛性強度越大,它能夠振動的頻率越高;而柔韌性越大,其反應的聲音頻率越低。因此,覆膜的柔性端可以在傳播低頻的毛細胞附近找到,剛性端則可以在傳播高頻的毛細胞附近。這個空間上的隔離,解釋了為什麼耳朵具有分辯不同聲音頻率的能力。

研究人員認為,對於聽力結構的新理解,有助於開發出更好的助聽裝置。他們計畫繼續探索覆膜的剛性結構變化對聽力的影響,以便對在不同生理學條件下的覆膜進行檢測,了解它們是如何辨別如此之大聲音頻率範圍的。同時,搞清某些聽覺問題發生的原因。

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