Кортиев орган
Орган восприятия слуха
Кортиев орган
Поперечный разрез улитки, иллюстрирующий кортиев орган.
Подробности
ЧастьУлитка внутреннего уха
Идентификаторы
латинскийорганум спиральный
МеШД009925
НейроЛекс IDbirnlex_2526
ТА98А15.3.03.121
ТА27035
ФМА75715
Анатомическая терминология
[править на Wikidata]

Кортиев орган , или спиральный орган , является рецепторным органом слуха и расположен в улитке млекопитающих . Эта чрезвычайно разнообразная полоска эпителиальных клеток позволяет преобразовывать слуховые сигналы в потенциал действия нервных импульсов . [1] Преобразование происходит посредством вибраций структур во внутреннем ухе, вызывающих смещение кохлеарной жидкости и движение волосковых клеток в кортиевом органе для создания электрохимических сигналов. [2]

Итальянский анатом Альфонсо Джакомо Гаспаре Корти (1822–1876) открыл кортиев орган в 1851 году. [3] Структура произошла от базилярного сосочка и имеет решающее значение для механотрансдукции у млекопитающих.

Структура

Поперечное сечение спирального кортиева органа при большем увеличении, показывающее положение волосковых клеток на базальной мембране.

Кортиев орган расположен в средней лестнице улитки внутреннего уха между вестибулярным протоком и барабанным протоком и состоит из механосенсорных клеток, известных как волосковые клетки . [2] На базилярной мембране кортиева органа стратегически расположены три ряда наружных волосковых клеток (НВК) и один ряд внутренних волосковых клеток (ВВК). [4] Вокруг этих волосковых клеток находятся поддерживающие клетки: клетки Дейтерса , также называемые фаланговыми клетками , которые тесно связаны с НВК, и столбчатые клетки, которые разделяют и поддерживают как НВК, так и ВВК. [4]

Из верхушек волосковых клеток выступают крошечные пальцеобразные выступы, называемые стереоцилиями , которые расположены градуированным образом с самыми короткими стереоцилиями на внешних рядах и самыми длинными в центре. Эта градация считается наиболее важной анатомической особенностью органа Корти, поскольку она обеспечивает сенсорным клеткам превосходную способность к настройке. [5]

Если бы улитка была развернута, она бы раскрутилась до длины около 33 мм у женщин и 34 мм у мужчин, с примерно 2,28 мм стандартного отклонения для популяции. [6] Улитка также организована тонотопически, что означает, что разные частоты звуковых волн взаимодействуют с разными участками структуры. Основание улитки, ближайшее к наружному уху, является самым жестким и узким и является местом преобразования высокочастотных звуков. Верхушка, или верхушка, улитки шире и гораздо более гибкая и свободная и функционирует как место преобразования для низкочастотных звуков. [7]

Функция

Изображение, показывающее наружное ухо , среднее ухо и внутреннее ухо , а также то, как звук проводится через наружное ухо к косточкам среднего уха, через внутреннее ухо и улитку, где находится кортиев орган.

Функция кортиева органа заключается в преобразовании ( трансдукции ) звуков в электрические сигналы, которые могут передаваться в ствол мозга через слуховой нерв. [2] Ушная раковина и среднее ухо действуют как механические трансформаторы и усилители, благодаря чему звуковые волны в конечном итоге имеют амплитуду в 22 раза большую, чем при входе в ухо.

Слуховая трансдукция

При нормальном слухе большинство слуховых сигналов, которые достигают кортиева органа в первую очередь, поступают из наружного уха. Звуковые волны входят через слуховой проход и вызывают вибрацию барабанной перепонки , также известной как барабанная перепонка, которая вибрирует три маленькие кости, называемые косточками . В результате прикрепленное овальное окно движется и вызывает движение круглого окна , что приводит к смещению улитковой жидкости. [8] Однако стимуляция может происходить и посредством прямой вибрации улитки от черепа. Последнее называется слухом с костной проводимостью (или BC), как дополнение к первому описанному, который вместо этого называется слухом с воздушной проводимостью (или AC). Как AC, так и BC стимулируют базилярную мембрану одинаково (Békésy, Gv, Experiments in Hearing. 1960).

Базилярная мембрана на барабанном протоке давит на волосковые клетки органа, когда проходят волны перилимфатического давления. Стереоцилии на вершине ВВК движутся с этим смещением жидкости, и в ответ их катионные или селективные к положительным ионам каналы открываются кадгериновыми структурами, называемыми концевыми связями , которые соединяют соседние стереоцилии. [9] Кортиев орган, окруженный богатой калием жидкостью эндолимфой , лежит на базилярной мембране у основания средней лестницы . Под кортиевым органом находится барабанная лестница , а над ней — вестибулярная лестница . Обе структуры существуют в жидкости с низким содержанием калия, называемой перилимфой . [8] Поскольку эти стереоцилии находятся в среде с высокой концентрацией калия, как только их катионные каналы открываются, ионы калия, а также ионы кальция поступают в верхнюю часть волосковой клетки. При этом притоке положительных ионов IHC деполяризуется , открывая потенциалзависимые кальциевые каналы в базолатеральной области волосковых клеток и запуская высвобождение нейротрансмиттера глутамата . Затем электрический сигнал посылается через слуховой нерв в слуховую кору головного мозга в виде нейронного сообщения.

Кохлеарное усиление

Кортиев орган также способен модулировать слуховой сигнал. [7] Наружные волосковые клетки (НВК) могут усиливать сигнал посредством процесса, называемого электроподвижностью, при котором они усиливают движение базилярной и текториальной мембран и, следовательно, усиливают отклонение стереоцилий в ВВК. [8] [10] [11]

Важнейшей частью этого кохлеарного усиления является двигательный белок престин , который меняет форму в зависимости от потенциала напряжения внутри волосковой клетки. Когда клетка деполяризуется, престин укорачивается, и поскольку он расположен на мембране OHC, он затем тянет базилярную мембрану и увеличивает прогиб мембраны, создавая более интенсивное воздействие на внутренние волосковые клетки (IHC). Когда клетка гиперполяризуется, престин удлиняется и ослабляет натяжение IHC, что снижает нервные импульсы в мозг. Таким образом, сама волосковая клетка способна изменять слуховой сигнал еще до того, как он достигнет мозга.

Разработка

Кортиев орган, между scala tympani и scala media , развивается после формирования и роста улиткового протока . [7] Внутренние и внешние волосковые клетки затем дифференцируются в соответствующие им позиции, а затем происходит организация поддерживающих клеток. Топология поддерживающих клеток сама по себе соответствует фактическим механическим свойствам, которые необходимы для высокоспециализированных движений, вызванных звуком, в пределах кортиева органа. [7]

Развитие и рост кортиева органа зависят от специфических генов, многие из которых были идентифицированы в предыдущих исследованиях ( SOX2 , GATA3 , EYA1 , FOXG1 , BMP4 , RAC1 и другие), [7] для прохождения такой дифференциации. В частности, рост улиткового протока и образование волосковых клеток внутри кортиева органа.

Мутации в генах, экспрессируемых в кортиевом органе или вблизи него до дифференциации волосковых клеток, приведут к нарушению дифференциации и потенциальной неисправности кортиева органа.

Клиническое значение

Потеря слуха

Кортиев орган может быть поврежден чрезмерным уровнем звука, что приводит к ухудшению состояния, вызванному шумом . [12]

Наиболее распространенный вид нарушения слуха, нейросенсорная тугоухость , включает в себя как одну из основных причин снижение функции в органе Корти. В частности, активная функция усиления наружных волосковых клеток очень чувствительна к повреждению от воздействия травмы от слишком громких звуков или определенных ототоксичных препаратов. После повреждения наружных волосковых клеток они не восстанавливаются, и результатом является потеря чувствительности и ненормально большой рост громкости (известный как набор ) в той части спектра, которую обслуживают поврежденные клетки. [13]

Хотя потеря слуха всегда считалась необратимой у млекопитающих, рыбы и птицы регулярно восстанавливают такие повреждения. Исследование 2013 года показало, что использование определенных препаратов может реактивировать гены, которые обычно экспрессируются только во время развития волосковых клеток. Исследование проводилось в Гарвардской медицинской школе , Массачусетском центре глаз и ушей и Медицинской школе Университета Кейо в Японии. [14] [15]

Дополнительные изображения

  • Поперечный разрез улиткового протока плода кошки.
    Поперечный разрез улиткового протока плода кошки.
  • Схематическое продольное сечение улитки
    Схематическое продольное сечение улитки
  • Дно улиткового протока
    Дно улиткового протока
  • Limbus laminae спиральная и базальная мембрана
    Limbus laminae спиральная и базальная мембрана
  • Разрез спирального кортиева органа (увеличено)
    Разрез спирального кортиева органа (увеличено)

Примечания

  1. ^ Хадспет, А. (2014). «Интеграция активного процесса волосковых клеток с функцией улитки». Nature Reviews Neuroscience . 15 (9): 600–614. doi :10.1038/nrn3786. PMID  25096182. S2CID  3716179.
  2. ^ abc Ухо Пуйоль, Р., Ирвинг, С., 2013
  3. ^ Бетлеевский, С (2008). «Наука и жизнь – история маркиза Альфонсо Корти». Отоларингология Польска . 62 (3): 344–347. дои : 10.1016/S0030-6657(08)70268-3. ПМИД  18652163.
  4. ^ ab Malgrange, B; Van de Water, TR; Nguyen, L; Moonen, G; Lefebvre, PP (2002). «Эпителиальные поддерживающие клетки могут дифференцироваться в наружные волосковые клетки и клетки Дейтерса в культивируемом органе Корти». Cellular and Molecular Life Sciences . 59 (10): 1744–1757. doi :10.1007/pl00012502. PMC 11337542 . PMID  12475185. S2CID  2962483. 
  5. ^ Лим, Д. (1986). «Функциональная структура кортиева органа: обзор». Hearing Research . 22 (1–3): 117–146. doi :10.1016/0378-5955(86)90089-4. PMID  3525482. S2CID  4764624.
  6. ^ Миллер, Дж. Д. (2007). «Различия в длине кортиева органа у людей в зависимости от пола». Журнал Акустического общества Америки . 121 (4): EL151-5. Bibcode : 2007ASAJ..121L.151M. doi : 10.1121/1.2710746 . PMID  17471760.
  7. ^ abcde Фрицш, Б.; Джахан, И.; Пан, Н.; Керс, Дж.; Дункан, Дж.; Копецки, Б. (2012). «Диссекая молекулярную основу развития кортиева органа: где мы сейчас?». Hearing Research . 276 (1–2): 16–26. doi :10.1016/j.heares.2011.01.007. PMC 3097286. PMID  21256948 . 
  8. ^ abc Nichols, JG; Martin, AR; Fuchs, PA; Brown, DA; Diamond, ME; Weisblat, DA (2012). От нейрона к мозгу, 5-е издание . Сандерленд, MA: Sinauer Associates, Inc. стр. 456–459. ISBN 978-0-87893-609-0.
  9. ^ Мюллер, Ульрих; Джиллеспи, Питер Г.; Уильямс, Дэвид С.; Рейнольдс, Анна; Дюмон, Рэйчел А.; Лилло, Консепсьон; Сименс, Ян (апрель 2004 г.). «Кадгерин 23 является компонентом концевой связи в стереоцилиях волосковых клеток». Nature . 428 (6986): 950–955. Bibcode :2004Natur.428..950S. doi :10.1038/nature02483. ISSN  1476-4687. PMID  15057245. S2CID  3506274.
  10. ^ Эшмор, Джонатан Феликс (1987). «Быстрая подвижная реакция наружных волосковых клеток морской свинки: клеточная основа усилителя улитки». Журнал физиологии . 388 (1): 323–347. doi :10.1113/jphysiol.1987.sp016617. ISSN  1469-7793. PMC 1192551. PMID 3656195  .  Значок открытого доступа
  11. ^ Эшмор, Джонатан (2008). «Подвижность наружных волосковых клеток улитки». Physiological Reviews . 88 (1): 173–210. doi :10.1152/physrev.00044.2006. ISSN  0031-9333. PMID  18195086. S2CID  17722638. Значок открытого доступа
  12. ^ Лим, Дэвид Дж. (март 1986 г.). «Влияние шума и ототоксичных препаратов на клеточном уровне в улитке: обзор». Американский журнал отоларингологии . 7 (2): 73–99. doi :10.1016/S0196-0709(86)80037-0. PMID  3515985.
  13. ^ Роберт А. Доби (2001). Медицинско-правовая оценка потери слуха. Thomson Delmar Learning. ISBN 0-7693-0052-9.
  14. ^ "Волосковые клетки улитки - за пределами тарелки". wordpress.com .
  15. ^ Аскью, Чарльз; Рочат, Силия; Пан, Бифенг; Асаи, Юкако; Ахмед, Хена; Чайлд, Эрин; Шнайдер, Бернард Л.; Эбишер, Патрик; Холт, Джеффри Р. (8 июля 2015 г.). «Генная терапия Tmc восстанавливает слуховую функцию у глухих мышей». Science Translational Medicine . 7 (295): 295ra108. doi :10.1126/scitranslmed.aab1996. ISSN  1946-6234. PMC 7298700 . PMID  26157030. 

Ссылки

  • Корти А (1851 г.). «Исследования органов млекопитающих». Zeitschrift für Wissenschaftliche Zoologie . 3 : 106–169.
  • Fritzsch B, Jahan I, Pan N, Kersigo J, Duncan J, Kopecky B (2012). «Диссекая молекулярную основу развития кортиева органа: где мы сейчас?». Hearing Research . 276 (1–2): 16–26. doi :10.1016/j.heares.2011.01.007. PMC  3097286. PMID  21256948 .

История. (б.д.).

  • Хадспет А. (2014). «Интеграция активного процесса волосковых клеток с функцией улитки». Nature Reviews Neuroscience . 15 (9): 600–614. doi :10.1038/nrn3786. PMID  25096182. S2CID  3716179.
  • Лим Д. (1986). «Функциональная структура кортиева органа: обзор». Hearing Research . 22 (1–3): 117–146. doi :10.1016/0378-5955(86)90089-4. PMID  3525482. S2CID  4764624.
  • Malgrange B, Thiry M, Van de Water TR, Nguyen L, Moonen G, Lefebvre PP (2002). «Эпителиальные поддерживающие клетки могут дифференцироваться в наружные волосковые клетки и клетки Дейтерса в культивируемом органе Корти». Cellular and Molecular Life Sciences . 59 (10): 1744–1757. doi :10.1007/PL00012502. PMC  11337542 . PMID  12475185. S2CID  2962483.
  • Николс, Дж. Г., Мартин, А. Р., Фукс, П. А., Браун, Д. А., Даймонд, М. Э. и Вайсблат, Д. А. (2012). От нейрона к мозгу (5-е изд., стр. 456–459). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc.
  • Притчард У. «О кортиевом органе у млекопитающих». 2 марта 1876 г., Труды Лондонского королевского общества , том 24, стр. 346–52 OCLC  1778190
  • Пуйоль, Р. и Ирвинг, С. (2013). Ухо.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Кортиев орган» .
  • Раскрытие молекулярной основы развития кортиева органа PMC  3097286
  • Орган Корти 3D анимация
  • http://lobe.ibme.utoronto.ca/presentations/OHC_Electromotility/sld005.htm Архивировано 30.03.2005 на диаграмме Wayback Machine в Университете Торонто
  • http://mayoresearch.mayo.edu/mayo/research/ent_research/images/image02.gif Архивировано 05.03.2007 на Wayback Machine Diagram в Mayo
  • http://www.iurc.montp.inserm.fr/cric51/audition/english/corti/fcorti.htm Архивировано 30 ноября 2006 г. в Wayback Machine в Университете Монпелье 1

Смотрите также

Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Organ_of_Corti&oldid=1242305774"