Virittäytyminen sisäkorvaan

apulaisprofessori Basile Tarchini, Ft, pyrkii ymmärtämään karvasolujen kehityksen taustalla olevia perusmekanismeja tavoitteenaan palauttaa kuulo vamman jälkeen.

Kuulitko tuon äänen? Jos näin on, voit kiittää stereokiliaasi.

nämä pienet kuidut muodostavat nippuja, jotka istuvat syvällä sisäkorvan sisällä olevien aistinvaraisten karvasolujen päällä, ja antavat niille nimensä. Stereokiliat ovat yhtä hauraita ja niukkoja kuin ne ovat elintärkeitä kuulokyvyllesi.

Basile Tarchini, Ph. D.Tutkitaan sisäkorvan kehitystä, keskittyen sytoskeletonin polarisaation rooliin aistitoiminnassa ja kuulon heikkenemisessä, tavoitteena tiedottaa sensoristen solujen uudistumista koskevista hoidoista.Basile Tarchini tutkii stereokiliaa, joka muuttaa äänen kuuloksi aivojen monimutkaisten signalointioperaatioiden avulla. Jacksonin laboratorion (Jax) apulaisprofessorin työ on paljastanut yllättäviä puolia siitä, miten stereokilia kehittyy.

normaali sisäkorvan stereokilia kasvaa “porrasmuodostelmassa”, jossa nipussa olevat karvat ovat lyhyestä korkeaan asteikkoon aseteltuina kuin lapset luokkakuvassa. “Tämä hiuskimpun portaikkomainen arkkitehtuuri on oleellista kuulolle ja sitä pidetään instrumentaalisena ääniärsykkeiden suuntaherkkyyden kannalta”, Tarchini sanoo.

tässä laveasti kuulee. Ääniaallot tulevat ulkokorvaan ja kiertävät korvakäytävää pitkin, kunnes ne saavuttavat tärykalvon ja saavat sen värähtelemään. Tärykalvoon kytketyt pienet välikorvan luut voimistavat ääniaaltoja ja kuljettavat ne sisäkorvan eli simpukan kuuloaistiin.

etanan kuoren muotoinen ja nesteellä täytetty simpukka jakautuu ylä-ja alaosaan elastisella väliseinällä, jota kutsutaan basilaarikalvoksi. Tässä nestemäisessä ympäristössä ääniaallot muuttuvat nestemäisiksi aalloiksi, jotka kulkevat basilaarikalvoa pitkin. Basilaarikalvon sisäkorvan karvasolut kirjaimellisesti ratsastavat näillä aalloilla.

karvasolujen yläosassa oleva stereokilia huojuu ja taipuu virtauksessa. “Stereokilian välillä on pieniä yhteyksiä”, Tarchini sanoo, ” jotka yhdistävät korkeimman seuraavaksi korkeimpaan ja niin edelleen. Jännittäminen näissä yhteyksissä saa stereokilian kärjissä olevat huokosmaiset kanavat avautumaan, ja ionit syöksyvät soluihin luoden sähköisen signaalin.

” tämä koko rakenne toimii liiketunnistimena.”

kuulohermo kuljettaa sähköisen signaalin aivoihin, joka tunnistaa ja tulkitsee äänen. Hämmästyttävää kyllä, karvasolut ovat järjestäytyneet basilaarikalvoa pitkin kuin pianon koskettimet, korkealta matalalle: Ne, jotka ovat lähellä simpukan suuaukkoa, havaitsevat Linnunlaulun kaltaisia korkeita ääniä, ja ne, jotka ovat lähellä “etanan” keskustaa, aistivat matalampia ääniä kuin kaukainen ukkonen.

terveessä ihmisen simpukassa vain noin 16 000 karvasolua käsittelee tätä äänen signaloinnin monimutkaista koreografiaa, ja vain 4 000 niistä on todellisia äänireseptoreita. Vertailun vuoksi ihmissilmän verkkokalvolla on noin 127 miljoonaa fotoreseptoria — sauvoja ja tappisoluja — jotka käsittelevät visuaalisia signaaleja.

karvasolut ovat harvinaisia, mutta ne ovat myös alttiita ympäristövahingoille. Rakennus-tai armeijatyöstä tai 1980-luvun hiusyhtyeen tribuuttikonsertista lähtevä jatkuva kova meteli voi tappaa hiussoluja, ja jotkut antibiootit ja syöpälääkkeet aiheuttavat myös hiussolutuhoa.

ihmiset kehittävät karvasolujaan hyvin varhain elämässään-noin 10 viikkoa hedelmöittymisen jälkeen. Ihmisillä, kuten hiirillä ja muillakin nisäkkäillä, on syntyessään niin paljon karvasoluja, että kun ne ovat kadonneet, ne ovat poissa lopullisesti. Toisaalta linnuilla, kaloilla ja muilla ei-nisäkkäillä on kyky palauttaa menetetty kuulo erilaisten regenerointiprosessien avulla.

hiirten kanssa työskentely, kuulotyön hienoarkkitehtuurin ymmärtäminen työryhmässä, johon kuuluu Jax apulaisprofessori Basile Tarchini, Ph. D., valottaa mekanismia, joka ohjaa karvakimpun portaikkokuvion kokoamista. Tarchini löysi signalointireitin, joka säätelee stereokilian tyypillistä lyhyt-ja pituusjärjestystä kehityksen aikana. Jos tämä signalointireitti häiriintyy, hän osoitti, stereokiliat ovat lyhyempiä ja tasaisempia, ja eläin on kuuro. Ymmärtäminen perusmekanismit taustalla karvasolujen kehitystä pitää lupauksen avata regenerointipotentiaalia aikuisilla ja palauttaa kuulo vamman jälkeen.

stereosilikimpun portaikkoorganisaatio tarkoittaa myös sitä, että jokainen karvasolu osoittaa suuntaavuutta, kuten kompassin magnetoitu neula. Lisäksi naapurissa olevat karvasolut suuntaavat kimpunsa yhteen, samalla tavalla kompassikokoelma osoittaisi kaikki magneettista pohjoisnapaa. Rockefeller-yliopiston kollegoiden kanssa työskentelevä Tarchini osoitti, että proteiini Daple koordinoi sisäkorvan yksisoluista ja elinten laajuista suuntausta Jax, Rockefeller-tutkimusryhmä osoittaa hiirillä, joilla ei ole daplen kehityshäiriöitä karvasoluissa ja nipuissa.yksittäinen proteiini, Daple, tarvitaan muokkaamaan stereokilian nipun arkkitehtuuria yksittäisissä karvasoluissa ja vakiinnuttamaan niiden yhtenäinen suuntautuminen ympäröivään elimeen. Hiirillä, joilta puuttuu Daple, karvakimput ovat epämuodostuneita ja väärin suunnattuja kuviossa, joka viittaa sekä yksisoluisiin että elinten laajuisiin virheisiin.

Tarchini syntyi Sveitsissä, ja ranska on hänen äidinkielensä. Hän sai hänen B.Sc ja biologian tohtori Université de Genèvessä. Siellä hän työskenteli jatko-opiskelijana genetiikan ja evoluution laitoksella arvostetun professorin Denis Duboulen laboratoriossa. Tarchini sai apurahan Human Frontier Science Programilta, arvostetulta kansainväliseltä tutkimusohjelmalta, ja suoritti tutkijatohtorin tutkinnon Institut de Recherches Cliniques de Montréal-instituutissa Kanadassa. Siellä hän työskenteli Prof. Michel Cayouette, jonka laboratoriossa tutkitaan solujen kohtaloa verkkokalvolla.

Uusi kiinnostus sisäkorvaan sekä elinikäinen taipumus valita vähemmän matkustellut polku saivat Tarchinin muuttamaan tutkimuspolkuaan.

“olin huolissani siitä, että retina-projektini ei edennyt tarpeeksi nopeasti eikä ollut riittävän lupaava”, hän muistelee. “Minulla oli ajatus katsoa toiseen elimeen, ja olin kuullut, että sisäkorva oli hämmästyttävä järjestelmä solujen napaisuuden suhteen. Mutta en tiennyt sisäkorvasta mitään.”

tämä alkoi Tarchinin mukaan” erittäin riskialttiina ja tehottomana tutkimusretkenä sisäkorvaan”, ja siihen liittyi tekniikoiden opettaminen itselleen, koska kenelläkään muulla laboratoriossa ei ollut tietoa kouluttaa häntä. “Menetin siis paljon aikaa, mutta se osoittautui sijoitukseksi tulevaan tutkimukseeni. Olin hyvin onnekas; Michel on erityisen avomielinen ja näpit irti-ihminen, ja hän antoi minulle vapauden ja aikaa tutkia erilaista järjestelmää.”

siirtyminen sisäkorvan tutkimiseen mahdollisti Tarchinin onnistuneen navigoinnin hankalassa tilanteessa, jossa kuka tahansa postdoc aloitti oman laboratorionsa työskenneltyään vakiintuneen tiedemiehen laboratoriossa. “Loppujen lopuksi tämä sisäkorvan työ osoittautui todella kiinnostavaksi, ja pystyin lähtemään cayouette-laboratoriosta ja jatkamaan saumattomasti samaa tutkimusta itsenäisesti, ilman että minun tarvitsi huolehtia millään tavalla siitä, astuinko edellisen neuvonantajani varpaille. Se oli fantastista.”

Tarchinin entiset mentorit seuraavat Tarchinin edistymistä edelleen kiinnostuneina ja ylpeinä. “Basile on fantastinen tiedemies”, sanoo Cayouette, ” ja sanoisin, että hänen suurin valttinsa on se, että hän on perusteellinen, huolellinen ja tarkka sekä kokeellisessa suunnittelussa että toteutuksessa. Basile on myös ilmeisen älykäs ja omistautunut. Hän opetteli itselleen kaiken ja päätyi julkaisemaan kauniita papereita simpukassa, verkkokalvolaboratoriossa! Se oli hyvin vaikuttavaa. Minulla ei ole epäilystäkään siitä, etteikö Basile jatkaisi merkittävää panostustaan ja nousisi alansa johtajaksi.”

” väitöskirjansa “Duboule relates” sivulla 60 Basile lainasi lainausta H. L. Menckeniltä: ‘Jokaiseen monimutkaiseen ongelmaan on vastaus, joka on selkeä, yksinkertainen ja väärä.”Tämä kertoo paljon hänestä ja hänen erittäin korkeista tieteellisistä standardeistaan-ja myös hänen hienoisesta nihilismistään.”

Tarchini liittyi JAX-tiedekuntaan vuonna 2015. Vuotta myöhemmin hän sai ensimmäisen liittovaltion tutkimusrahoituksen, viisivuotisen, 1,9 miljoonan dollarin apurahan National Institute on kuurous and Other Communication Disorders-laitokselta.

henkilökohtaisesti, kaikki Tarchini on tarkka ja mitattu, hänen hallittu toimisto näkymät Bar Harbor upea Frenchman Bay hänen dapper ulkonäkö (toisin kuin useimmat tutkijat hänen ikäisensä, jotka suosivat urheilullinen-scruffy-monivuotinen opiskelija näyttää). Hänellä saattaa olla yllään vaimonsa Dayana Krawchukin neuloma hieno villapaita, joka on Jaxin exuberant scientist-sosiaalisen median johtaja. Kun he ovat yhdessä, hän kertoo anekdootit ja mies tarjoaa ytimekkäät iskurepliikit.

Tarchini on myös taitava jazzmuusikko, joka harkitsi aikoinaan ammattiesiintyjän tietä tiedemiehen sijaan. Hän soitti hiljattain bassoa konsertissa Bar Harbor town Libraryssa Jaxin toimitusjohtajan Edison Liun kanssa pianolla.

muusikko-tiedemies, joka tutkii kuuloa? Itse asiassa Tarchini sanoo nauraen: “mitä vanhemmaksi tulen, sitä enemmän pidän hiljaisuudesta. En kestä esimerkiksi taustamusiikkia!”

ja itse asiassa hänen tutkimusintressinsä sisäkorvassa pysyessään ovat siirtymässä sisäkorvan vieressä sijaitsevaan vestibulaarijärjestelmään.

“sisäkorvassa on periaatteessa kaksi järjestelmää yhdessä, kuuloaisti ja vestibulaarinen”, hän sanoo. “Se on meille itsestäänselvyys, kyky havaita, missä kehomme on avaruudessa, kävellä pystyasennossa, aistia painovoima. Mutta on uskomattoman tärkeää, että se toimii oikein: muuten et voisi nousta sängystä aamulla.”

Tarchini on jo osoittanut pystyvänsä rohkeasti ja onnistuneesti siirtämään tutkimuksensa painopistettä. Pysy kuulolla mielenkiintoisista löydöistä.