دانشمندان یکی از اسرار قدیمی شنوایی را حل کردند

کرونوس – شنوایی همچون بسیاری دیگر از جنبه‌های بیولوژی هنوز مسائل حل‌ناشده‌ی زیادی دارد. با این حال به لطف مقاله‌ی جدیدی که روی نورون منتشر شده ما اکنون یک قدم به روشنگری شنوایی نزدیک‌تر شده‌ایم.

صدا به صورت موج حرکت می‌کند. وقتی صدایی تولید می‌شود، درون محیط واسطی انتشار می‌یابد که می‌تواند خود صدا را تغییر داده و آن را از شکل اصلی‌اش خارج کند. همچنین صدا می‌تواند از روی سطوح منعکس شده و در این حین انرژی‌اش را از دست می‌دهد. این‌ها مبانی حرکت صدا هستند و خوشبختانه ما نیز مانند دیگر جانداران طوری تکامل یافته‌ایم که بتوانیم صوت را تجزیه و تحلیل کنیم.

صدا به گوش‌های ما – که شکلشان برای دریافت صدا بهینه شده است – وارد شده و به سمت پرده‌ی گوش که در انتهای مجرای گوش واقع شده حرکت می‌کند. این موجب ارتعاش پرده‌ی گوش می‌شود که به نوبه‌ی خود تعدادی استخوان ظریف را تکان می‌دهد. این استخوان‌ها سپس بخشی را که حاوی نوعی مایع است (حلزون گوش) به لرزه می‌اندازد و این لرزه پاسخ‌های عصبی در عصب شنوایی را ایجاد می‌کند.

این سیگنال که حالا تبدیل به سیگنال الکتریکی شده به سمت مغز راهی شده و مغز به سرعت آن را تجزیه و تحلیل کرده و «می‌شنود». این‌ها را از قبل می‌دانستیم اما هنوز نقاط تاریک زیادی وجود دارد که دانشمندان باید به روشن کردنشان بپردازند.

برای نمونه، موهای بسیار ریز درون گوشتان را در نظر بگیرید. البته منظور ما موی درون مجرای گوش نیست؛ این موها همزمان با شکل‌گیری ماده‌ی روغنی گوش جهت جلوگیری از ورود غبار، کثیفی و میکروب‌های مزاحم به گوش میانی و گوش درونی طراحی شده‌اند.

گوش ما همچنین حاوی مواد لزجی است که داخل گوش درونی و در بخش حلزونی‌شکل آن قرار دارند. ما درون بخشی که به نام اندام کورتی شناخته می‌شود، سلول‌های مویی داریم که به ساختارهای مویی‌شکل به نام مژک ثابت (stereocilia) مزین شده‌اند.

وقتی ارتعاشات به این مژک‌ها می‌رسند، آن‌ها را نیز به ارتعاش درآورده و همین حرکات هستند که سیگنال‌های عصبی را به مغز ارسال می‌کنند. به این فرایند mechanotransduction گفته می‌شود. سلول‌ها قادرند طی این فرایند نیروهای فیزیکی را دریافت و آن‌ها را به پاسخ‌های بیوشیمیایی و بیولوژیکی تبدیل کنند.

بنا بر گزارش The Scientist، مقاله‌ی جدیدی که توسط بیمارستان کودکان بوستون و دانشکده‌ی پزشکی هاروارد به رشته‌ی تحریر درآمده به پرسش مهمی درباره‌ی stereocilia پاسخ می‌دهد. این که چه پروتئین‌هایی موجب تبدیل این حرکات مکانیکی و ارتعاشی به سیگنال‌های الکتریکی می‌شوند.

ده‌ها سال است که پژوهشگران برای رسیدن به پاسخ این سؤال تلاش می‌کنند اما مشکل این‌جاست که برای رسیدن به پاسخ این پرسش می‌بایست سازوکار بیولوژیکی شنوایی را در آزمایشگاه بازتولید کرد ویا نحوه‌ی کار این پروتئین را در بدن انسان یا حیوانات مشاهده نمود.

هر دوی این کارها تاکنون بسیار مشکل بوده است. این گروه برای بررسی جزئیات این فرایند آزمایشات بسیار ظریفی را طراحی کردند.

آنان گونه‌های متفاوتی از پروتئین‌های TMC1 را که به نظر می‌رسد مظنون اصلی این جریان باشند تولید کرده و ژن‌های ایجاد کننده‌ی آن را به موش‌های آزمایشگاهی جوان که فاقد آن‌ها بودند تزریق کردند. پس از این که اندام‌های شنوایی شروع به شکل‌گیری کردند آن‌ها را از بدن موش خارج کرده و اجازه دادند این اندام‌ها در شرایط آزمایشگاه کمی بیشتر رشد کنند.

گروه به دنبال شواهدی بودند مبنی بر این که TMC1 رفتاری مانند یک پل داشته و اتم‌های باردار یا یون‌ها را منتقل کنند. این پل که به مجرای یونی معروف است کلیه‌ی حرکات stereocilia را به سیگنال‌های عصبی تبدیل می‌کند.

آنان با اندازه‌گیری‌های دقیق و استفاده از ترکیبات مختلف برای گسستن ویژگی‌های الکتروشیمیایی TMC1 موفق شدند تأیید کنند که TMC1 در واقع همان مجرای یونی است که پژوهشگران مدت‌ها بود به دنبالش می‌گشتند. فهم ما از سیستم شنوایی خیلی کامل نیست و احتمال این که چندین پروتئین در پروسه‌ی شنوایی نقش داشته باشند بسیار زیاد است؛ لذا داستان به همین‌جا ختم نمی‌شود. با این حال نتایج این تحقیق مبین پیشرفتی بزرگ در این راه است.

درباره هیأت تحریریه

این مقاله توسط هیأت تحریریه نوشته ویا ویرایش شده است. عضویت در هیأت تحریریه با توجه به «شرایط همکاری با کرونوس» برای عموم آزاد است.

آیا می‌دانستید؟

یک اصل عدم قطعیت جدید در مکانیک کوانتوم

کرونوس – بر اساس آزمون فکری «گربه‌ی شرودینگر»، گربه‌ای که در یک جعبه قرار داده …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *