WebTech Rodos: Λίγο πριν τον θάνατό του τον Αύγουστο του 2025, ο A. James Hudspeth και η ομάδα του στο Laboratory of Sensory Neuroscience του Rockefeller University πέτυχαν ένα επιστημονικό άλμα που θεωρούνταν αδιανόητο: κατάφεραν να διατηρήσουν ζωντανό και λειτουργικό, εκτός σώματος, ένα μικροσκοπικό τμήμα κοχλία. Η εξέλιξη αυτή άνοιξε τον δρόμο για την άμεση παρατήρηση της μηχανικής της ακοής, δίνοντας στους ερευνητές την ευκαιρία να δουν από πρώτο χέρι πώς οι αισθητηριακές τρίχες ενισχύουν τους ήχους. Με τη βοήθεια μιας ειδικά σχεδιασμένης συσκευής που αναπαράγει το φυσικό περιβάλλον του κοχλία, οι επιστήμονες μπόρεσαν να καταγράψουν φαινόμενα που μέχρι τώρα παρέμεναν μυστήριο: την εξαιρετική ευαισθησία του οργάνου, την ακρίβεια στη ρύθμιση συχνοτήτων και την ικανότητά του να μεταφράζει ένα ευρύ φάσμα εντάσεων σε ηλεκτρικά σήματα για τον εγκέφαλο. Όπως τόνισε ο Francesco Gianoli, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο, «μπορούμε πλέον να παρατηρούμε τα πρώτα βήματα της διαδικασίας της ακοής σε ελεγχόμενες συνθήκες, κάτι που μέχρι σήμερα ήταν αδύνατο».

Η ανακάλυψη, που παρουσιάστηκε σε δύο πρόσφατες δημοσιεύσεις στα PNAS και Hearing Research, αποτελεί την κορύφωση πέντε δεκαετιών ερευνητικού έργου του Hudspeth γύρω από τους μοριακούς και νευρικούς μηχανισμούς της ακοής. Εκτός από την επιστημονική της σημασία, προσφέρει και την πρώτη άμεση απόδειξη ότι η ακοή στα θηλαστικά βασίζεται σε μια θεμελιώδη βιοφυσική αρχή που ισχύει σε ολόκληρο το ζωικό βασίλειο, ένα ζήτημα που ο Hudspeth μελετούσε για περισσότερα από 25 χρόνια. Σύμφωνα με τον Marcelo Magnasco, επικεφαλής του Laboratory of Integrative Neuroscience στο Rockefeller, η μελέτη αυτή αποτελεί «ένα από τα πιο εντυπωσιακά πειράματα στη βιοφυσική της τελευταίας πενταετίας». Ο κοχλίας και το μυστήριο της ακοής Ο κοχλίας, ένα σπειροειδές όργανο θαμμένο μέσα στο πιο συμπαγές οστό του ανθρώπινου σώματος, υπήρξε ανέκαθεν δύσκολο να μελετηθεί εν δράσει. Η δυσκολία αυτή ήταν ιδιαίτερα απογοητευτική για τους επιστήμονες, καθώς η πλειονότητα των περιπτώσεων απώλειας ακοής οφείλεται στη φθορά των αισθητηριακών κυττάρων που φέρουν τις λεγόμενες “τρίχες” (hair cells). Περίπου 16.000 τέτοια κύτταρα επενδύουν τον κοχλία, και κάθε ένα διαθέτει εκατοντάδες λεπτά στερεοκίλια που λειτουργούν σαν ευαίσθητοι αισθητήρες, ενισχύοντας και μετατρέποντας τις δονήσεις του ήχου σε ηλεκτρικά σήματα. Στην περίπτωση των εντόμων ή αμφιβίων, όπως οι βάτραχοι που μελετούσε επί χρόνια το εργαστήριο Hudspeth, έχει αποδειχθεί ότι το κλειδί της ακοής είναι μια βιοφυσική αστάθεια που ονομάζεται διακλάδωση Hopf. Πρόκειται για ένα σημείο ισορροπίας όπου το σύστημα μεταπίπτει από την ακινησία σε ταλαντώσεις. Στην πράξη, ακόμη και ο πιο αμυδρός ήχος μπορεί να πυροδοτήσει κίνηση, με αποτέλεσμα την ενίσχυση σημάτων που αλλιώς δεν θα γίνονταν αντιληπτά. Το ερώτημα ήταν αν το ίδιο ισχύει και στον κοχλία των θηλαστικών, κάτι που για δεκαετίες αποτελούσε αντικείμενο έντονων συζητήσεων. Ένα μικρό τμήμα, μεγάλα ευρήματα Για να απαντήσει στο ερώτημα, η ομάδα στράφηκε στον κοχλία του gerbil, ενός μικρού τρωκτικού με εύρος ακοής παρόμοιο με του ανθρώπου. Αφαίρεσαν μικροσκοπικά τμήματα μήκους μόλις μισού χιλιοστού, από την περιοχή που ανιχνεύει τις μεσαίες συχνότητες. Τοποθέτησαν τον ιστό σε έναν θάλαμο όπου εξασφαλίστηκαν συνθήκες ζωής, με ειδικά υγρά και ελεγχόμενη θερμοκρασία και τάση, ώστε να παραμείνει λειτουργικός. Στη συνέχεια, παίζοντας ήχους μέσω μικρού ηχείου, παρατήρησαν με ακρίβεια το πώς αντιδρούσε ο ζωντανός ιστός. Είδαν, για παράδειγμα, πώς τα ιοντικά κανάλια στα hair bundles προσθέτουν ενέργεια στις δονήσεις ενισχύοντάς τες, καθώς και πώς τα εξωτερικά hair cells συστέλλονται και εκτείνονται μέσω της λεγόμενης ηλεκτροκινητικότητας. Το πιο κρίσιμο εύρημα ήταν ότι η διαδικασία αυτή στηρίζεται πράγματι σε μια διακλάδωση Hopf, επιβεβαιώνοντας πως οι μηχανισμοί της ακοής στα θηλαστικά μοιάζουν θεμελιωδώς με αυτούς που έχουν παρατηρηθεί σε άλλα είδη. Μια νέα προοπτική για θεραπείες Η δυνατότητα να διατηρείται ζωντανός κοχλίας εκτός σώματος ανοίγει τον δρόμο για στοχευμένα πειράματα που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε θεραπείες για την απώλεια ακοής. Όπως εξηγεί ο Rodrigo Alonso, μέλος της ομάδας, «μπορούμε πλέον να επηρεάσουμε φαρμακολογικά το σύστημα με τρόπους που μέχρι τώρα δεν ήταν εφικτοί, εστιάζοντας σε συγκεκριμένα κύτταρα ή αλληλεπιδράσεις». Η ανάγκη για τέτοιες προσεγγίσεις είναι τεράστια. Μέχρι σήμερα δεν έχει εγκριθεί κανένα φάρμακο που να αποκαθιστά την ακοή σε περιπτώσεις νευροαισθητήριας απώλειας, κάτι που σε μεγάλο βαθμό οφείλεται στην ελλιπή κατανόηση της ενεργής διαδικασίας της ακοής. Το νέο αυτό εργαλείο υπόσχεται να αποκαλύψει πότε και πώς χαλάει το σύστημα, δίνοντας ελπίδα ότι κάποια στιγμή θα είναι εφικτό να προληφθεί ή και να αναστραφεί η βλάβη. Για τον ίδιο τον Hudspeth, τα αποτελέσματα αυτά αποτέλεσαν την κορύφωση μιας καριέρας αφιερωμένης στη μελέτη της ακοής. Όπως σημείωσε ο Magnasco, «ο Jim δούλευε πάνω σε αυτό το ζήτημα για περισσότερα από είκοσι χρόνια και το κατόρθωμα αυτό είναι το επιστέγασμα μιας αξιοθαύμαστης διαδρομής».[via]
πηγή: techblog.gr