Health Rodos: Οι επιστήμονες έχουν κρατήσει ζωντανό ένα μικροσκοπικό κομμάτι κοχλία έξω από το σώμα, παρακολουθώντας άμεσα πώς τα κύτταρα ενισχύουν τον ήχο.
Λίγο πριν από τον θάνατό του τον Αύγουστο του 2025, ο A. James Hudspeth και η ομάδα του στο Εργαστήριο Αισθητηριακής Νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο Ροκφέλερ κατάφεραν ένα πρωτοποριακό τεχνολογικό επίτευγμα: να διατηρήσουν για πρώτη φορά ένα μικροσκοπικό τμήμα από κοχλία αυτιού ζωντανό και λειτουργικό έξω από το σώμα. Η νέα αυτή «συσκευή» τούς επέτρεψε να παρακολουθήσουν και να καταγράψουν ζωντανά τις αξιοσημείωτες ακουστικλες δυνάμεις του κοχλία, συμπεριλαμβανομένης της εξαιρετικής ευαισθησίας, της ευκρινούς ρύθμισης της συχνότητας και της ικανότητας κωδικοποίησης ενός ευρέος φάσματος εντάσεων ήχου.
Περιγραφόμενη σε δύο πρόσφατες δημοσιεύσεις (στο PNAS και στο Hearing Research, αντίστοιχα), η καινοτομία φωτίζει τους μοριακούς και νευρωνικούς μηχανισμούς της ακοής – γνώσεις που ανοίγουν νέους δρόμους για την πρόληψη ή την αντιστροφή της απώλειας ακοής.
Ο μηχανισμός της ακοής
Αν και ο κοχλίας είναι ένα θαύμα της εξελικτικής μηχανικής, ορισμένοι από τους θεμελιώδεις μηχανισμούς του παραμένουν άγνωστοι. Η ευθραυστότητα και η δυσπρόσιτη φύση του συγκεκριμένου οργάνου -το οποίο είναι ενσωματωμένο στο πυκνότερο οστό του σώματος- δυσκολεύουν τη μελέτη του στην πράξη.
Οι δυσκολίες αυτές δυσκολεύουν το έργο των ερευνητών που ασχολούνται με την ακοή, επειδή η απώλεια ακοής προκύπτει, ως επί το πλείστον, από βλάβη στους αισθητηριακούς υποδοχείς που ονομάζονται τριχωτά κύτταρα και καλύπτουν τον κοχλία. Το όργανο έχει περίπου 16.000 τέτοια τριχωτά κύτταρα, που ονομάζονται έτσι επειδή το καθένα καλύπτεται από μερικές εκατοντάδες λεπτούς «αισθητήρες» που οι πρώτοι επιστήμονες που τους είδαν με μικροσκόπιο παρομοίασαν με τρίχες. Κάθε δέσμη είναι μια συντονισμένη μηχανή που ενισχύει και μετατρέπει τις ηχητικές δονήσεις σε ηλεκτρικές αποκρίσεις που ο εγκέφαλος μπορεί στη συνέχεια να ερμηνεύσει.
Είναι καλά τεκμηριωμένο ότι σε έντομα και μη σπονδυλωτά ζώα – όπως οι ταυροβάτραχοι που μελετήθηκαν στο εργαστήριο του Hudspeth – το κλειδί για τη διαδικασία της ακοής είναι ένα βιοφυσικό φαινόμενο γνωστό ως διακλάδωση Hopf. Η διακλάδωση Hopf περιγράφει ένα είδος μηχανικής αστάθειας, ένα σημείο καμπής μεταξύ πλήρους ακινησίας και ταλαντώσεων. Σε αυτή την αιχμηρή κόψη, ακόμη και ο πιο αμυδρός ήχος ωθεί το σύστημα σε κίνηση, επιτρέποντάς του να ενισχύσει τα αδύναμα σήματα πολύ πέρα ​​από αυτά που διαφορετικά θα καταγράφονταν.
Στην περίπτωση του κοχλία του βατράχου, η αστάθεια βρίσκεται στις δέσμες των αισθητήριων τριχωτών κυττάρων, τα οποία είναι πάντα έτοιμα να ανιχνεύουν τα εισερχόμενα ηχητικά κύματα. Όταν αυτά τα κύματα χτυπούν, τα τριχωτά κύτταρα κινούνται, ενισχύοντας τον ήχο.
Ο Hudspeth κατέγραψε την ύπαρξη της διακλάδωσης Hopf στον κοχλία του βατράχου το 1998. Το κατά πόσον υπάρχει στον κοχλία των θηλαστικών αποτελεί έκτοτε αντικείμενο συζήτησης στον τομέα.
Για να απαντήσει σε αυτό το ερώτημα, η ομάδα του Hudspeth αποφάσισε ότι έπρεπε να παρατηρήσει την ενεργή διαδικασία σε έναν κοχλία θηλαστικού σε πραγματικό χρόνο και με μεγαλύτερο επίπεδο λεπτομέρειας από ποτέ.
Ένα κομμάτι σπείρας
Για να το κάνουν αυτό, οι ερευνητές στράφηκαν στον κοχλία των γερβίλων, των οποίων η ακοή έχει παρόμοιο εύρος με των ανθρώπων. Αφαίρεσαν κομμάτια όχι μεγαλύτερα από 0,5 mm από το αισθητήριο όργανο, στην περιοχή του κοχλία που λαμβάνει το μεσαίο εύρος συχνοτήτων. Χρονολόγησαν την εκτομή τους σε μια αναπτυξιακή στιγμή κατά την οποία η ακοή του γερβίλου είναι ώριμη, αλλά ο κοχλίας δεν έχει ενσωματωθεί πλήρως στο εξαιρετικά πυκνό κροταφικό οστό. Τοποθέτησαν ένα κομμάτι ιστού μέσα σε έναν θάλαμο σχεδιασμένο να αναπαράγει το ζωντανό περιβάλλον του αισθητηριακού ιστού, συμπεριλαμβανομένων της συνεχούς έκθεσής του σε υγρά πλούσια σε θρεπτικά συστατικά που ονομάζονται ενδολέμφος και περιλέμφος και της διατήρησης της φυσικής θερμοκρασίας και τάσης του.
Στη συνέχεια άρχισαν να αναπαράγουν ήχους μέσω ενός μικροσκοπικού ηχείου και παρατήρησαν την απόκριση.
(Credit: Chris Taggart, The Rockefeller University)
Μια συσκευή που θα μπορούσε να οδηγήσει σε μελλοντικές θεραπείες
Οι επιστήμονες αναμένουν ότι ο πειραματισμός με τη χρήση του ex vivo κοχλία θα βελτιώσει την κατανόησή τους για την ακοή και ελπίζουμε να οδηγήσει σε καλύτερες θεραπείες. Επί παραδείγματι, μπορεί στο μέλλον να υπάρξουν φάρμακα που θα λειτουργούν στοχευμένα, εστιάζοντας σε συγκεκριμένα κύτταρα ή κυτταρικές αλληλεπιδράσεις.
Μέχρι στιγμής, όπως λένε, δεν έχει εγκριθεί κανένα φάρμακο για αποκατάσταση της ακοής και ένας λόγος γι’ αυτό είναι ότι εξακολουθούμε να μην  έχουμε κατανοήσει πλήρως επιστημονικά την ενεργό διαδικασία της ακοής. Κάτι στο οποίο μπορεί να βοηθήσει η συσκευή με τον κοχλία, δείχνοντας πώς λειτουργεί το σύστημα και πώς και πότε χαλάει, ούτως ώστε να μπορέσουν να βρεθούν τρόποι για να υπάρξει παρέμβαση πριν να είναι πολύ αργά.

πηγή: iatropedia.gr