人類聽覺背後的生物過程存在許多謎團，但藉助尖端科學工具，研究人員開始揭開其秘密。俄亥俄州立大學的一個團隊現在已經製作出有史以來第一張我們耳朵內部微小細絲的原子級圖譜，為我們提供了前所未有的洞察力，讓我們了解器官的一個關鍵機制，以及當出現問題時如何導致聽力損失。

一組美國科學家的研究精確定位了一種蛋白質，這種蛋白質可以決定一種胚胎毛細胞是否成熟為內耳的健康感覺細胞。這些被稱為毛細胞的細胞在我們的聽覺中扮演著重要的角色，這一發現在聽力損失的再生治療方面開闢了一些有希望的新途徑。

俄亥俄州立大學研究人員的新研究在某種程度上是建立在這個基礎上的。它關注的是位於內耳內這些毛細胞頂部的微觀毛髮–更具體地說，是連接在這些微觀毛髮頂部的非常細的絲，稱為尖端鏈接。當聲音振動通過耳朵時，這些耳尖鏈接會伸展並打開小通道，讓帶正電荷的離子在耳朵和大腦之間傳遞電信號，使我們能夠聽到聲音。這是一個類似的過程，使我們能夠平衡。

“如果你沒有尖端鏈接，你就無法聽到聲音，也無法保持平衡，”該研究的主要作者馬科斯-索托馬約爾說。”它們是必不可少的。”

科學家們之前已經製作了尖端鏈接的低分辨率圖像，並且知道它們是由一對稱為cadherin-23和protocadherin-15的蛋白質組成的，與遺傳性耳聾有關。現在，俄亥俄州立大學的團隊已經分離出這些蛋白質的部分，並使用X射線晶體學製作了原子水平的尖端鏈接結構圖。

“現在，我們可以看到到原子，我們可以創建基於物理學的影像，了解這些尖端鏈接如何響應聲音產生的力量，”Sotomayor說。”這可以告訴我們更多關於這些如何工作以及當它們停止工作時會發生什麼。”

從這些尖端鏈接的高分辨率圖像中收集的關鍵見解之一是對cadherin-23和protocadherin-15蛋白如何相互作用的新理解。科學家們了解到，它們形成了一種他們描述為”分子握手”的連接類型，這是這種耳部絲狀物被認為能夠帶來聽力和平衡的關鍵。

該團隊還能夠對尖端鏈接的複雜動態進行模擬，因為聲音振動會沖刷它們，從而羅觀察它們在打開離子通道時的拉伸和變形方式。最終，這些新的見解可以幫助科學家和醫生更多地了解為什麼尖端鏈接失敗，並研究防止這種情況發生的方法。

“這些結構還揭示了在遺傳性耳聾中發生突變的尖端鏈接位點，”Sotomayor說。”因此，我們可以嘗試了解當你的這些位點被突變修改時，尖端鏈接發生了什麼，不僅要看靜態結構，還要看尖端鏈接響應聲音的模擬軌跡。”

該研究發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上。