Внутрішнє вухо — невеликий, але надзвичайно складний орган, що поєднує в собі кохлею, яка перетворює вібрації на нервові імпульси, та вестибулярну систему, що відповідає за рівновагу та координацію. Розміром воно приблизно з горошину, проте в ньому містяться найменші кісточки та м’язи людського тіла. Крім того, внутрішнє вухо захищене найщільнішою кісткою скелета — кам’янистою частиною скроневої кістки, через що спостерігати його роботу в живому організмі надзвичайно складно. Власне, складність доступу до цього органу є однією з причин, чому наука досі не до кінця розуміє його механізми. Тепер команда дослідників з Університету Рокфеллера у Нью-Йорку опублікувала дві статті, присвячені експерименту з утриманням внутрішнього вуха ссавців живим поза тілом. Це відкриває унікальну можливість спостерігати за роботою органу в реальному часі. Перша стаття в журналі PNAS описує відкриття, пов’язані з процесом посилення звуку в кохлеї у дегу, слух яких близький до людського. Друга робота в Hearing Research детально пояснює, як вчені видалили внутрішнє вухо та зберігали його в спеціальній поживній рідині — ендолімфі та перилімфі. Одним із ключових відкриттів стало підтвердження того, що слух у ссавців працює на межі критичності, відомій як біфуркація Гопфа. Це особливий стан, коли механічна нестабільність перетворюється на посилення звуку. Дослідник A. Джеймс Гадспет, який помер раніше, вперше описав цей ефект у кохлеї жаб, але досі його не спостерігали у ссавців, хоча він передбачав його існування понад десять років. «Це показує, що механіка слуху у ссавців надзвичайно схожа на процеси, які ми спостерігаємо у багатьох живих організмах», — зазначив Родріго Алонсо, один із співавторів дослідження. Кохлея містить близько 16 000 волоскових клітин, на яких розташовані сотні стереоцилий довжиною від 10 до 50 мікрометрів. Саме ці волоски посилюють звук та перетворюють його на електричні імпульси, які потім обробляє мозок. Щоб перевірити, чи працюють ці «волоски» на межі біфуркації Гопфа і чи здатні самостійно генерувати коливання для посилення слабких звуків, команда Алонсо обережно вирізала 0,5 мм фрагмент кохлеї у дегу ще до її остаточного зрощення зі скроневою кісткою. Далі вчені створили спеціальну камеру, яка відтворює сенсорне середовище кохлеї, зберігаючи температуру та електричний потенціал, що існував у живому організмі. «Тепер ми можемо спостерігати перші етапи процесу слуху у контрольованих умовах, що раніше було неможливо», — сказав співавтор Франческо Джанолі. — «Цей експеримент вимагав неймовірної точності та делікатності. Механічна крихкість та електрохімічна чутливість органу роблять процес особливо складним». Вчені спостерігали, як волоскові пучки спільно спрямовують енергію у вібрації та реагують на зміни напруги. Вони також зафіксували так званий «активний процес», що є підтвердженням роботи на критичності біфуркації Гопфа. Дослідники сподіваються, що вивчення цих крихітних механізмів поза тілом дозволить отримати безпрецедентне розуміння слуху і розробити нові методи лікування сенсоневральної втрати слуху. «Досі жоден препарат не дозволяє відновити слух при сенсоневральних порушеннях, і одна з причин полягає в неповному розумінні активного процесу слуху», — зазначив Джанолі. — «Тепер у нас є інструмент, який допоможе зрозуміти, як працює ця система, коли вона ламається і як можна втрутитися до того, як стане пізно». Ці дослідження відкривають нову еру для науки про слух і можуть стати основою для майбутніх медичних проривів у лікуванні втрати слуху у людей.