对我们来说,听觉是非常重要的一种感官。对美妙音乐的欣赏、与他人交流时的对话、感知周围正在发生的许多事物……要体会到这些声音都必须依靠我们敏锐的听觉。人耳之于声音的敏感就如同眼睛之于光线。但是,我们是如何区分声音的?它是微弱是嘹亮?是远还是近?
当我们大多数人对听觉习以为常的时候,有三位科学家却通过钻研生物物理学以及前沿的人类遗传学,揭开了毛细胞(haircell)将声音转化为大脑中电脉冲的细胞和分子机制。这三位科学家分别是JamesHudspeth、RobertFettiplace和ChristinePetit,荣获了年度的卡弗里神经科学奖(KavliprizeinNeuroScience),以表彰他们在听觉的分子和神经机制上所做出的开创性工作。
A.JamesHudspeth,RobertFettiplace和ChristinePetit荣获了年度的卡弗里神经科学奖,共享万美元的奖金。(卡弗里科学奖每两年颁发一次,分别授予极大的天文物理学、极小的纳米科学、以及极复杂的神经科学,今年是奖项设立的10周年。)
几十年前,人们对于听觉的了解还多限于基本的解剖学和生理学,对超出这些范围的领域却知之甚少。声波进入外耳的耳道,引起耳膜的振动;振动经过中耳的骨头抵达内耳的耳蜗。这个微小器官的形状就像是蜗牛的壳,它只有几毫米宽、长32毫米。声压波能穿过它充满液体的腔室,并通过听觉神经将触发的电脉冲传送至大脑。科学家怀疑毛细胞可能就是声音信号的关键传感器。
在耳蜗中大约只有16,多个毛细胞铺在基底膜(basilarmembrane)上,将耳蜗内充满液体的导管分开。据显微镜检查显示,在人的一生中,很多原因会对毛细胞造成破坏,例如使用了链霉素一类的药物、患有风疹或弓形虫病等感染、和暴露于高分贝的声响之下时,毛细胞就会受到损害从而丧失功能。由于它们无法再生,因此这甚至可能导致听力的完全丧失。
颜色增强过的豚鼠内耳听觉器官或耳蜗的扫描电子显微照片。沿着螺旋结构的是对不同声音频率起反应的一排排感觉细胞。整个器官只有几毫米长。图片:Dr.DavidFurness/Well