Волосковые клетки

Волосковые клетки являются сенсорными рецепторами слуховой системы – они преобразуют механические звуковые волны в электрическую энергию, которую может понять нервная система. Волосковые клетки расположены в кортиевом органе внутри улитки внутреннего уха, между базилярной и текториальной мембранами. Фактические сенсорные рецепторы называются внутренними волосковыми клетками. Наружные волосковые клетки выполняют другие функции, такие как усиление звука в улитке, и здесь подробно не рассматриваются.

Волосковые клетки названы в честь волосоподобных стереоцилий, которые выступают из их верхушек и касаются текториальной мембраны. Стереоцилии расположены по высоте и прикреплены тонкими нитями, называемыми концевыми звеньями. Концевые звенья соединены с активируемыми растяжением катионными каналами на кончиках стереоцилий.

Когда звуковая волна вибрирует базилярную мембрану, она создает силу сдвига между базилярной и текториальной мембранами, которая перемещает стереоцилии волосковых клеток из стороны в сторону. Когда реснички смещаются к самой высокой ресничке, концевые звенья растягиваются, открывая катионные каналы. Калий (K ⁺ ) затем течет в клетку, потому что в жидкости за пределами стереоцилий очень высокая концентрация K ⁺ . Эта большая разница напряжений создает электрохимический градиент, который вызывает приток K ⁺ после открытия каналов.

Этот приток положительного заряда деполяризует клетку, увеличивая напряжение на мембране. Это заставляет потенциалзависимые кальциевые (Ca ²⁺ ) каналы в теле клетки открываться, и Ca ²⁺ течет в клетку. Ca ²⁺ запускает сигнальный каскад, который заставляет синаптические везикулы, содержащие молекулы возбуждающих нейротрансмиттеров, сливаться с клеточной мембраной и высвобождаться, возбуждая постсинаптическую слуховую нервную клетку и увеличивая передачу потенциалов действия в мозг. Когда стереоцилии толкаются в противоположном направлении, в сторону самых коротких стереоцилий, концевые звенья расслабляются, катионные каналы закрываются, и клетка становится гиперполяризованной (т. е. мембранный потенциал более отрицательный) по сравнению с ее состоянием покоя.

Характеристики звуковой волны, такие как частота, закодированы в паттерне активации волосковых клеток и, следовательно, активации клеток слухового нерва. Затем эта информация отправляется в мозг для интерпретации.