우리가 소리를 듣는 방법에 대한 수십년된 메커니즘에 도전하는 연구결과

스웨덴의 린코핑(Linköping) 대학의 연구원들은 소리를 뇌에서 처리되는 신경 신호로 변환하는 귀 내부 유모 세포의 기능 메커니즘에 대해 몇 가지 발견을 했습니다. 과학 저널 Nature Communications에 게재된 결과는 수십 년 동안 널리 퍼져있는 청각 기관의 해부학적 조직과 작동에 대한 현재 그림에 도전합니다. 청력 상실 환자를 위한 보청기 및 인공 와우의 최적화와 같은 문제에서 유모세포가 소리에 의해 어떻게 자극되는 지에 대한 더 깊은 이해가 중요하다고 할 수 있습니다.

 

연구원들은 내이의 기능을 연구합니다.

소리를 들으려면 공기를 압축하고 감압하는 음파를 뇌로 전달되는 전기 신경 신호로 변환해야 합니다. 이 변환은 달팽이 껍질을 연상시키는 모양 때문에 달팽이관으로 알려진 내이 부분에서 발생합니다. 달팽이관에는 청각 기관이 있으며, 많은 유모세포가 외부 및 내부 유모세포로 나뉩니다. 바깥쪽 유모세포는 소리의 진동을 증폭시켜 희미한 소리를 들을 수 있고, 인간의 말에서 다양한 주파수를 더 잘 인식 할 수 있습니다. 내부 유모세포는 소리 진동을 신경 신호로 변환합니다. 현재 연구에서 연구원들은 변환이 어떻게 발생하는지 조사했습니다. 즉, 신경 신호를 생성하기 위해 내부 유모세포가 소리 진동에 의해 어떻게 자극되는지는 아직 명확하지 않습니다.

 

외부 유모세포는 그 위에 놓인 막에 연결되어 있다는 것이 오랫동안 알려져 왔습니다. 바깥쪽 유모세포는 소리가 막과 청각 기관을 진동시킬 때 구부러지고 활성화되는 입체 섬모로 알려진 머리카락과 같은 돌출부를 가지고 있습니다. 그러나 현재는 내부 유모세포의 입체 섬모가 지질막으로 알려진 이 막과 접촉하지 않고 완전히 다른 메커니즘에 의해 소리에 의해 자극을 받는다는 견해가 있습니다. 새로운 연구가 도전하는 것이 이 모델입니다.

 

 

그림 a는 내부 유모세포(분홍색), 외부 유모세포(녹색) 및 지질막(흰색) 사이의 관계가 일반적으로 어떻게 나타나며, 지질막과 내부 유모세포 사이에 간격이 있습니다. 그림 b는 모든 유모세포 입체 섬모가 세포막에 완전히 박혀 있고 칼슘 이온을 유모세포로 운반하는 칼슘 연결관(파란색)를 가진 연구자들의 발견을 보여줍니다.

 

유모세포와 지질막 사이의 관계는 1950년대부터 전자 현미경으로 자세히 연구되었습니다. 그러나 이 젤라틴 막이 귀에서 제거 되자마자 줄어들기 때문에 어떻게 작용하는지 조사하는 것은 극히 어렵습니다. 이로 인해 내부 유모 세포와 지질막 사이의 관계를 보존하기가 매우 어렵습니다. 또한 이 멤브레인은 투명하므로 본질적으로 보이지 않습니다. 지금까지. LiU 연구진은 지질막이 녹색 빛을 반사한다는 사실을 발견했습니다. 이 발견은 현미경으로 지질막을 시각화하는 것을 가능하게 했습니다.

 

내부 (IHC) 및 외부 (OHC) 유모세포에 있는 입체 섬모의 공 초점 현미경 사진,

"우리는 세포막과 유모세포 사이에 어떤 간격도 볼 수 없습니다. 대조적으로 바깥 쪽과 안쪽 유모세포의 입체 섬모는 세포막에 완전히 박혀 있습니다. 우리의 결과는 바깥 쪽 유모세포 만 있다는 일반적으로 받아 들여진 생각과는 양립 할 수 없습니다." 린 셰핑 대학의 생명 의학 및 임상 과학과의 수석 연구 엔지니어이자이 논문의 주 저자 인 Pierre Hakizimana가 말합니다.

 

Pierre Hakizimana와 그의 동료들은 인간과 매우 유사한 기니피그의 내이를 연구해 왔습니다. 연구자들은 이 막과 유모세포의 관계를 더 자세히 조사했을 때 더 많은 발견을 했습니다.

 

Linköping University의 수석연구원 Pierre Hakizimana.

"우리는 전에 본 적이 없는 외형의 칼슘 연결관(calcium duct)을 발견했습니다.이 칼슘관은 세포막에 걸쳐 있으며 내부 및 외부 유모세포의 입체 섬모에 연결됩니다." 라고 Pierre Hakizimana는 말합니다.

 

Anders Fridberger 교수가 이끄는 연구 그룹은 이전에 세포막이 칼슘 이온의 저장소 역할을 한다는 사실을 밝혀냈습니다. 칼슘 이온은 유모세포가 소리로 인한 진동을 신경 신호로 변환하는 데 필요합니다. 연구진은 연결관에서 칼슘 이온의 움직임을 추적했으며, 그 결과 칼슘 이온이 연결관을 통해 유모세포로 흐른다는 것을 알 수 있습니다. 이것은 유모 세포가 기능에 필요한 다량의 칼슘 이온을 얻는 방법을 설명 할 수 있습니다. 이 연구는 또한 내부 및 외부 유모세포의 입체 섬모가 유사한 방식으로 지막에 의해 구부러져 있음을 보여주었습니다. 연구의 다음 단계는 칼슘 이온이 어떻게 전달되는지 더 자세히 이해하고, 새로 발견된 칼슘 연결관을 구성하는 단백질을 식별하는 것입니다.

 

"우리의 결과는 50년 넘게 받아 들여져 온 모델과 양립할 수 없는 청각 기능에 대한 메커니즘을 설명 할 수 있게 해줍니다. 청각 기관이 어떻게 작동하는지 보여주는 교과서의 고전적인 과 그 기능을 보여주는 이미지는 업데이트 되어야 합니다. 청력을 연구하는 데 사용되는 수학적 모델도 이러한 새로운 발견을 포함하도록 업데이트 되어야합니다." 라고 Pierre Hakizimana는 말합니다.

 

우리의 청각 기능에 대한 새로운 정보가 인공 와우 개발에 장기적으로 중요 할 수 있습니다. 이들은 달팽이관에 삽입되고 전기 자극을 사용하여 청력 손실이 있는 어린이와 성인이 소리를 인식할 수 있도록 하는 보청기입니다.

 

"Cochlear 임플란트는 청력 손실을 치료하는 놀라운 솔루션이지만 개선될 수 있습니다. 인공 와우가 청각 신경을 자극하는 방법을 최적화하려면 내부 유모세포가 소리에 의해 어떻게 자극되는지에 대한 깊은 이해가 중요합니다." 라고 Pierre Hakizimana는 말합니다.

 

이 연구는 Tysta Skolan 재단, 스웨덴 연구위원회 및 미국 국립보건원의 재정 지원을 받았습니다.

 

 

연구자료 : Linköping University에서 제공하는 자료 

기사출처 : ScienceDaily

ScienceDaily: Your source for the latest research news

이편한보청기 청각센터 : 031-994-2544

---

[찾아오시는 길]