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科學突破!我們終於知道為什麼我們的內耳中有一種奇怪的結構

在你的耳朵深處有一件你可能不知道的小東西——一個叫做內淋巴囊的終端管。關於它的功能的細節一直有爭議,但是現在科學家們認為他們終於弄明白了這個奇怪的結構是為了什麼。

一項在斑馬魚身上的偶然發現為證實其在內耳中的「安全閥」作用提供了證據。這對那些患有Meniere疾病的人來說可能是個好消息,這種疾病會影響一個人的平衡。

幾年前,哈佛醫學院的生物學家伊恩·斯溫伯恩(Ian Swinburne)在一群正在發育的斑馬魚和從我們自己的內耳中探出的東西之間建立了聯繫。

如果你錯過了高中生物考試,別擔心。你不會經常在內耳圖上找到內淋巴囊;可能是因為沒有人知道它到底做了什麼。

把你的內耳想像成一隻長管狀的蝸牛。在一端,它捲曲成一個貝殼狀的結構,叫做耳蝸。在另一個地方,也就是蝸牛的眼睛所在的地方,有三個垂直的環形,叫做迷宮。

在蝸牛殼裡的液體會把我們解釋為聲音的波傳播開來,而循環中的液體就像一個生物的精神層面,晃動著告訴你哪條路是向上的。

在這兩個結構之間,在一個叫做鐙骨的小聽骨插入的窗口後面,有兩個腔室叫做肱部和小室。這些腔室依次連接到一個短的,薄的管末端在那個神秘的囊。試著想像它隱藏在下面的圖表後面:

內耳的圖,漏掉了一些位。

雖然沒有人確定它是做什麼的,但還是有一些線索。據了解,它在梅尼埃病(Meniere disease)中扮演主角,這種病症的癥狀包括眩暈和耳鳴。

這種疾病被認為是由內耳中過多的液體導致的,並且由於內淋巴囊的手術已經被證明可以幫助緩解癥狀,所以這個囊可能與液體調節有關。

環境證據是一個很好的起點,但是斯溫伯恩和他的斑馬魚提供了一個機會來比較和對比這個奇怪的組織泡。

觀察內淋巴囊在像人頭一樣稠密的物體中工作,說起來容易做起來難。但在斑馬魚身上,斯文本可以用染料觀察和記錄液體的運動,緩慢地流入,然後迅速地從微小的結構中流出。

只有一個問題。

斯溫伯恩的博士後顧問肖恩梅加森說:「我們有很多這樣的電影,你可以看到整個結構的脈動,當伊恩把染料注入到囊里時,我們可以看到液體流出來。」

但目前還不清楚這種液體是如何流出來的。好像有什麼奇怪的事情發生了。

然後,球隊很幸運。在另一項斑馬魚的研究中,變異的魚碰巧有一個比平常更大的內淋巴囊。

無論這種突變基因做了什麼,它似乎都導致了結構的過度填充和無法適當地縮小,這暗示了結構上的差異,這可能顯示出正常的囊是如何工作的。

通過高解析度電子顯微照片,研究人員找到了答案。在囊內有重疊的,片狀突起從細胞中伸出。

「生物學家喜歡說結構決定功能,」斯溫伯恩說。「當我們第一次看到薄板時,一切都很和諧。」

內淋巴囊內的細胞之間似乎有空隙,以便讓液體通過。這些板層堵塞了縫隙,但隨著壓力的增加,它們會分開,直到突然整個囊像篩子一樣漏出。

使用更先進的顯微技術進行近距離觀察表明,這確實是正在發生的事情。

它看起來像一個遷移的細胞,但它們是上皮細胞的一部分。這真是奇怪的細胞生物學。

對於那些難以保持內耳液體平衡的人來說,關於內淋巴囊作為壓力釋放閥的作用的新信息有一天會派上用場。

也許我們可以把它加入解剖學課本中。

這項研究發表在eLife上。


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