Antes de que el líquido del oído medio se drene y las ondas de sonido penetren por primera vez, las células del oído interno de los roedores recién nacidos practican para su gran debut. Los investigadores de Johns Hopkins informan que han descubierto la cadena molecular de eventos que permite a las célulashacer "sonidos" por su cuenta, esencialmente "practicando" su habilidad para procesar sonidos en el mundo que los rodea.
Los investigadores, que describen sus experimentos en la edición del 3 de diciembre de la revista Celda , muestra cómo se pueden activar las células ciliadas en el oído interno en ausencia de sonido. "El proceso de varios pasos que descubrimos me recuerda a una invención de Rube Goldberg", dice Dwight Bergles, Ph.D., profesor de neurociencia en el JohnsLa Facultad de Medicina de la Universidad de Hopkins, una referencia a la construcción de Goldberg de dispositivos complicados para realizar tareas aparentemente simples. "Las células en el oído interno explotan un sistema utilizado para la secreción de fluidos en otros órganos para simular el efecto del sonido antes de que comience la audición, preparándolos para elverdadero negocio."
La audición normal en la mayoría de los mamíferos, dice Bergles, es un proceso de varios pasos que comienza con ondas de sonido que golpean el tímpano, que transfiere energía al oído medio lleno de aire y sus tres pequeños huesos. Luego, el líquido en el oído interno vibra auna frecuencia eléctrica correspondiente, que dobla las "antenas" de las "células ciliadas" correctas, lo que hace que liberen mensajeros químicos que le dicen a los nervios cercanos que disparen. Esa señal luego viaja al cerebro, donde se interpreta como un sonido particular.
Los científicos, dice Bergles, ya sabían que las células ciliadas y las células "de apoyo" cercanas en el oído interno en desarrollo muestran explosiones sincrónicas de actividad que se desencadenan por la liberación del ATP químico de "energía", que también se utiliza como una potente señal de comunicaciónLuego, esta actividad se transmite al cerebro de la misma manera que la información evocada por el sonido, lo que lleva a la explosión de neuronas en diferentes centros auditivos del cerebro. Lo que se desconocía era cómo el ATP activa las células ciliadas.
Para averiguarlo, Bergles y su equipo se centraron en los elementos bioquímicos del sistema y descubrieron que los canales de iones de cloruro en las células de soporte parecían cruciales. Sabían que el ATP desencadena un aumento en los niveles de calcio dentro de las células de soporte, por lo que adivinaron queel calcio fue la señal para que se abriera un canal de cloruro activado por calcio.
Un análisis de la actividad génica en las células de soporte señaló la participación del canal de cloruro TMEM16A, y encontraron altos niveles de este canal dentro de las células de soporte que rodean las células ciliadas internas. Los experimentos en ratones revelaron que cuando este canal se eliminó de las células de soporteo bloqueado con drogas, la excitación espontánea de las células ciliadas disminuyó.
Otras pruebas bioquímicas, combinadas con grabaciones eléctricas e imágenes de cambios de calcio en los oídos internos de los ratones, permitieron al equipo armar una cadena completa de eventos. Primero, las células de apoyo liberan ATP, lo que lleva a la autoestimulación de su propio ATPreceptores, lo que desencadena un aumento en los niveles de calcio dentro de las células. Este aumento en el calcio abre los canales TMEM16A para dejar salir el cloruro, que también arrastra los iones de potasio y el agua. El potasio que se libera durante estos eventos activa las células ciliadas, estimulando el nerviocélulas con las que han formado conexiones débiles.
Se cree que este emparejamiento, dice Bergles, estabiliza las conexiones que ayudan al cerebro a dar sentido a los sonidos. "Este paso ocurre durante las primeras dos semanas después del nacimiento en ratones y ratas, cuando el oído medio todavía está lleno de líquido ylos sonidos externos no pueden llegar al oído interno "
Agrega: "Las células ciliadas están dispuestas en una línea y responden a diferentes frecuencias según su ubicación, como las teclas de un piano. Su conexión con las células nerviosas cercanas se fortalece cada vez que se activa una célula ciliada y causa su nervio asociadocélula para disparar ". Cuando el cerebro recibe una señal de las células ciliadas cerca de la entrada del oído interno, dice," escucha "un sonido agudo; cuando la señal proviene de más adentro," escucha "un sonido más profundo.
"Hay una belleza en este proceso aparentemente demasiado complejo", dice Bergles. "Utiliza las capacidades de las células de una manera novedosa para desencadenar la actividad de las células nerviosas. Creemos que esto ayuda a establecer y refinar las conexiones entre el oído y el cerebro para quelos animales pueden escuchar correctamente los sonidos tan pronto como están expuestos a ellos ".
Debido a que los ratones no pueden decirle a los investigadores si están escuchando algo, los investigadores solo pueden suponer que lo hacen basándose en la actividad que registran en los centros auditivos del cerebro. Bergles dice que su investigación sugiere que estos "sonidos" podrían ser percibidos como solteroslos tonos sonaron en sucesión, algo así como las pruebas de un sistema de respuesta de emergencia. Él dice que los sonidos hechos a sí mismos son para el oído lo que una máquina de bateo es para un jugador de béisbol. "Las máquinas no tienen toda la riqueza e imprevisibilidad de unlanzador lanzando una pelota, pero sin embargo ayudan a los jugadores a prepararse para el gran evento "
Aunque este proceso de autoestimulación desaparece después de que comienza la audición, Bergles dice que si esta vía se reactivara después de una lesión, podría provocar tinnitus o "zumbido" en el oído. Una mayor comprensión de esta señalización temprana, dice, puede conducir aa nuevas estrategias para mejorar la integración y el rendimiento de los implantes cocleares y acelerar la recuperación del trauma inducido por el sonido.
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Materiales proporcionados por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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