Тонкие движения головы усиливаются волосковыми клетками внутреннего уха до того, как сигнал передается в мозг, сообщают ученые и коллеги из морской биологической лаборатории. Как в слуховой, так и в вестибулярной системах реакция волосковых клеток нелинейна: чем ниже сила стимула, тем больше волосковая клетка усиливает сигнал.
Фраза "взбодриться" приобрело больше смысла в прошлом году после того, как ученые обнаружили, как самые тихие звуки усиливаются в улитке перед передачей в мозг.
Когда звук почти не слышен, внутреннее ухо очень чувствительно "волосковые клетки"- нейроны, снабженные крошечными сенсорными волосками на поверхности – накачивают звук одним своим движением и механически усиливают его. Ричард Рэббитт из Университета штата Юта, преподаватель курса MBL по биологии внутреннего уха, прошлой весной сообщил о силе увеличения волосков волосковой клетки.
Теперь у Кролика и старшего научного сотрудника MBL Стивена Хайстайна есть доказательства того, что волосковые клетки действуют аналогичным образом в другом контексте – в вестибулярной системе, которая отправляет информацию о балансе и пространственной ориентации в мозг.
"Суть в том, что у нас есть «акселерометры» в голове, которые сообщают о направлении силы тяжести и движении головы к мозгу," говорит Хайштейн. "Мы обнаружили, что они реагируют с большей силой, чем ожидалось, на очень небольшие движения головы. Это напомнило об аналогичном усилении очень слабых сигналов улиткой внутреннего уха человека. И действительно, вестибулярная система и улитка имеют общий сенсорный элемент: волосковые клетки." Рэббит и Хайштейн обнаружили, что как в слуховой, так и в вестибулярной системах реакция волосковых клеток проявляется "нелинейность сжатия": Чем ниже сила раздражителя, тем больше волосковых клеток "настраиваются на усиление стимула," Хайштейн говорит.
В этом исследовании использовалась рыба-жаба. "Что интересно, костные рыбы появились примерно 3-4 миллиона лет назад; впоследствии эта особенность его волосковых клеток, по-видимому, была заимствована улиткой млекопитающих. Эволюция сохранила эту особенность, и млекопитающие позже использовали ее для улучшения слуховой чувствительности," Хайштейн говорит.
Хайстейн, который также преподает в курсе биологии внутреннего уха, присоединился к штатным сотрудникам MBL в прошлом году, проработав в течение 35 лет посещающим исследователем MBL. Ранее он был профессором отоларингологии в Медицинской школе Вашингтонского университета в Санкт-Петербурге. Луи. Исследования Хайстайна сосредоточены на вестибулярной системе, в частности, "как конечный орган формирует сигналы, которые поступают в мозг, чтобы сообщить о характере и величине движения головы." По сути, он говорит, "Как внутреннее ухо выполняет свою работу?"