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想当“听风者”? 得由耳蜗毛细胞说了算

2018-06-25 10:38:18 来源:科技日报

  电影《听风者》中,男主角拥有超凡的听觉能力;一些古老民族中的“探子”也有着比常人更敏锐的听觉。人们常常把这些非凡能力称为天赋。这些天赋从何而来?是命中注定还是后天习得?近日获得卡弗里神经科学奖的三名科学家的研究,或许能从生物学本质上进行解释。

 耳蜗里的“毛细胞”是获奖研究的“焦点”

  三位获奖者美国洛克菲勒大学的赫兹佩思(Hudspeth)、美国威斯康辛大学麦迪逊分校的费蒂普莱斯(Fettiplace)和法国法兰西学院巴斯德研究所的佩蒂特(Petit),从结构、机理甚至分子基础上一定程度解答了为什么人只能听见特定频率的声波,声音信号又是如何转化为大脑可破译的电信号的,以及哪些细胞决定了非凡的听力,又是哪些基因造成了先天性失聪的出现。

  微米装置模仿耳蜗里的神奇机理

  毛细胞名字的由来,是因为在电子显微镜下可以看到它的“毛状突起簇”。是不是想到了耳朵里的绒毛?但毛细胞的“毛”并不是它们!三位科学家的研究都是基于微观世界,包括细胞、细胞内的离子通道、膜上的蛋白,甚至编码蛋白的基因。

  走入耳蜗里的微观世界,用电子显微镜放大上千倍,可以看到不同毛细胞上的静纤毛长短不一,虽不是“竖琴”般次第整齐排列,却也和“竖琴”有着相似的发音原理。“静纤毛的长短不一使得能够引发它们共振的频率不同。这就解释了,为什么人的听觉只对16—20000赫兹的声波有反应。”中国科学院深圳先进技术研究院研究员路中华解释,能够与纤毛的形变产生共振声波才会引发后续的细胞活动,进而产生脑电信号。而无法共振的频率将无法被转换为大脑可以识别的信号。

  毛细胞所处的环境可以假想为一个“类三明治”结构,它的下方是听觉神经元丰富的基底膜,上方另一层盖膜,毛细胞“头顶”数量为20到300根的静纤毛束,就是被上方果胶状的盖膜“凝”住的。

  科学家们猜测,这就是声波携载的机械力转变为电信号的“机关”所在。为了证明这一点,赫兹佩思用单个毛细胞为“零部件”构造了一个微米级别的“机