19.6: Haarcellen

Haarcellen zijn de sensorische receptoren van het gehoorsysteem – ze zetten mechanische geluidsgolven om in elektrische energie die het zenuwstelsel kan begrijpen. Haarcellen bevinden zich in het orgaan van Corti in het slakkenhuis van het binnenoor, tussen de basilaire en tectoriale membranen. De eigenlijke sensorische receptoren worden innerlijke haarcellen genoemd. De buitenste haarcellen hebben andere functies, zoals geluidsversterking in het slakkenhuis, en worden hier niet in detail besproken.

Haarcellen zijn genoemd naar de haarachtige stereocilia die uitsteken en het tectoriale membraan raken. De stereocilia zijn gerangschikt op hoogte en zijn bevestigd door dunne filamenten die puntverbindingen worden genoemd. De puntverbindingen zijn verbonden met kationkanalen die door uitrekken worden geactiveerd en die zich op de punten van de stereocilia bevinden.

Wanneer een geluidsgolf het basilaire membraan laat trillen, dan creëert het een schuifkracht tussen de basilaire en tectoriale membranen die de stereocilia van de haarcel van links naar rechts beweegt. Als de trilharen verplaatst worden in de richting van de hoogste cilium, strekken de puntverbindingen zich uit en openen de kationkanalen. Kalium (K ⁺ ) stroomt dan de cel in, omdat er een zeer hoge concentratie K ⁺ in de vloeistof buiten de stereocilia zit. Dit grote spanningsverschil creëert een elektrochemische gradiënt die een instroom van K ^{+ veroorzaakt} zodra de kanalen worden geopend.

Deze instroom van positieve lading depolariseert de cel, waardoor de spanning over het membraan toeneemt. Dit zorgt ervoor dat spanningsafhankelijke calcium (Ca ²⁺ ) kanalen in het cellichaam openen, en Ca ²⁺ de cel instroomt. Ca ²⁺ triggert een signaalcascade die ervoor zorgt dat synaptische blaasjes met exciterende neurotransmittermoleculen fuseren met het celmembraan en worden vrijgegeven, waardoor de postsynaptische gehoorzenuwcel wordt geprikkeld en de transmissie van actiepotentialen naar de hersenen wordt verhoogd. Wanneer de stereocilia in de tegenovergestelde richting worden geduwd, naar de kortste stereocilia, dan ontspant de puntverbinding zich. De kationkanalen sluiten zich en de cel wordt gehyperpolariseerd (dwz de membraanpotentiaal is negatiever) in vergelijking met zijn rusttoestand.

De kenmerken van de geluidsgolf, zoals frequentie, worden gecodeerd in het activatiepatroon van een haarcel en, bijgevolg, de activatie van een auditieve zenuwcel. Deze informatie wordt vervolgens ter interpretatie naar de hersenen gestuurd.