Reglarea urechii interne

profesorul asistent Basile Tarchini, Ph.D., lucrează pentru a înțelege mecanismele de bază care stau la baza dezvoltării celulelor părului, cu scopul de a restabili auzul după leziuni.

ai auzit acel sunet? Dacă da, vă puteți mulțumi stereocilia.

aceste fibre mici formează mănunchiuri așezate deasupra celulelor senzoriale ale părului adânc în interiorul urechii interne și le dau numele lor. Stereocilia sunt la fel de fragile și rare, deoarece sunt vitale pentru capacitatea ta de a auzi.

Basile Tarchini, Ph. D.Investigarea dezvoltării urechii interne, concentrându-se pe rolul polarizării citoscheletului în funcția senzorială și pierderea auzului, cu scopul de a informa terapiile pentru regenerarea celulelor senzoriale.Basile Tarchini studiază stereocilia, care transformă sunetul în auz prin operații complexe de semnalizare cu creierul. Munca profesorului asistent Jackson Laboratory (JAX) a dezvăluit aspecte neașteptate ale modului în care se dezvoltă stereocilia.

stereocilia normală a urechii interne crește într-o formațiune “scară”, cu o absolvire scurtă până la înaltă a firelor de păr în pachet, aranjate ca niște copii într-o fotografie de clasă. “Această arhitectură asemănătoare scării a pachetului de păr este esențială pentru auz și este considerată instrumentală pentru sensibilitatea direcției la stimulii sunetului”, spune Tarchini.

aici, în linii mari, este modul în care auziți. Undele sonore intră în urechea externă și se învârt pe canalul urechii până ajung la timpan și îl fixează vibrând. Oasele mici ale urechii medii conectate la timpan amplifică undele sonore și le livrează în porțiunea auditivă a urechii interne sau cohlee.

în formă de coajă de melc și umplută cu lichid, cohleea este împărțită într-o parte superioară și inferioară printr-o partiție elastică numită membrană bazilară. În acest mediu lichid, undele sonore devin unde fluide care se deplasează de-a lungul membranei bazilare. Celulele părului urechii interne de pe membrana bazilară călăresc literalmente aceste valuri.

stereocilia din partea de sus a celulelor părului se balansează și se îndoaie în flux. “Există mici legături între stereocilia”, spune Tarchini, ” care leagă cea mai înaltă de cea mai înaltă și așa mai departe. Tensiunea pe aceste legături determină deschiderea canalelor asemănătoare porilor la vârfurile stereociliei, iar ionii se grăbesc în celule, creând un semnal electric.

“întreaga structură acționează ca un senzor de mișcare.”

nervul auditiv transportă semnalul electric către creier, care recunoaște și interpretează sunetul. Uimitor, celulele de păr sunt aranjate de-a lungul membranei bazilare ca tastele unui pian, de la mare la mic: Cei de lângă intrarea cohleei sunt responsabili pentru detectarea sunetelor înalte, cum ar fi cântecul păsărilor, iar cei apropiați de centrul “melcului” simt sunete mai joase, cum ar fi tunete îndepărtate.

într-o cohlee umană sănătoasă, doar aproximativ 16.000 de celule de păr se ocupă de această coregrafie elaborată a semnalizării sonore și doar 4.000 dintre ele sunt receptori de sunet adevărați. Prin comparație, retina ochiului uman are aproximativ 127 de milioane de fotoreceptori — tije și conuri — pentru a procesa semnale vizuale.

nu numai că celulele de păr sunt rare, dar sunt și vulnerabile la daunele aduse mediului. Zgomotul puternic susținut de munca în construcții sau armată sau de participarea la un concert tribut al trupei de păr din anii 1980, poate ucide celulele părului, iar unele antibiotice și medicamente pentru cancer provoacă, de asemenea, distrugerea celulelor părului.

oamenii își dezvoltă celulele de păr foarte devreme în viață-începând cu aproximativ 10 săptămâni după concepție. Și oamenii, ca șoarecii și alte mamifere, se nasc cu toate celulele de păr pe care le vor obține vreodată, așa că odată ce sunt pierduți, au dispărut pentru totdeauna. Pe de altă parte, păsările, peștii și alte non-mamifere au capacitatea de a recupera auzul pierdut prin diferite procese regenerative.

lucrul cu soareci, intelegerea arhitecturii fine a hearingWork de catre o echipa care include profesorul asistent Jax Basile Tarchini, Ph.D., arunca lumina asupra mecanismului care directioneaza asamblarea modelului scarii pachetului de par. Tarchini a descoperit o cale de semnalizare care reglementează organizarea distinctivă scurtă până la înaltă a stereociliei în timpul dezvoltării. Dacă această cale de semnalizare este întreruptă, a arătat el, stereocilia este mai scurtă și are o înălțime mai uniformă, iar animalul este surd. Înțelegerea mecanismelor de bază care stau la baza dezvoltării celulelor părului are promisiunea de a debloca potențialul de regenerare la adulți și de a restabili auzul după rănire.

organizarea scării pachetului stereocilia înseamnă, de asemenea, că fiecare celulă de păr prezintă direcționalitate, ca acul magnetizat al unei busole. În plus, celulele de păr vecine își orientează pachetele în mod concertat, în același mod în care o colecție de busole ar indica toate polul magnetic nord. Lucrul cu colegii de la Universitatea Rockefeller, Tarchini a arătat că proteina Daple coordonează urechea internă cu o singură celulă și direcționalitatea la nivel de organjax, echipa de cercetare Rockefeller arată șoarecii lipsiți de Daple prezintă defecte de dezvoltare în celulele părului și mănunchiuri.o singură proteină, Daple, este necesară pentru a modela arhitectura pachetului stereocilia în celulele individuale ale părului și pentru a stabili orientarea lor concertată în organul din jur. La șoarecii lipsiți de Daple, mănunchiurile de păr sunt deformate și dezorientate într-un model care indică atât defecte la nivel de celulă, cât și la nivel de organ.

Tarchini s-a născut în Elveția, iar franceza este prima sa limbă. El a obținut lui B.Sc. și Doctor în biologie la Universitatea din secolul al VIII-lea. Acolo, ca student absolvent, a lucrat în laboratorul lui Denis Duboule, un profesor eminent în departamentul de genetică și evoluție. Tarchini a obținut apoi o bursă de la Human Frontier Science Program, un prestigios program internațional de sprijin pentru cercetare, și și-a finalizat Bursa postdoctorală la Institut de Recherches Cliniques de Montr în Canada. Acolo a lucrat cu Prof. Michel Caiouette al cărui laborator studiază determinarea soartei celulare în retină.

un nou interes pentru urechea internă, împreună cu o tendință de-a lungul vieții de a lua calea mai puțin călătorită, l-au determinat pe Tarchini să-și schimbe calea de cercetare.

“eram îngrijorat că proiectul meu retina nu se mișca suficient de repede și nu era suficient de promițător”, își amintește el. “Am avut această idee de a privi într-un alt organ și am auzit că urechea internă este un sistem uimitor când vine vorba de polaritatea celulară. Dar nu știam nimic despre urechea internă.”

aceasta a început, spune Tarchini, ca o” incursiune foarte riscantă și ineficientă în urechea internă ” și a implicat predarea tehnicilor pentru că nimeni altcineva din laborator nu avea cunoștințele necesare pentru a-l antrena. “Așa că am pierdut mult timp, dar s-a dovedit a fi o investiție în cercetările mele viitoare. Am fost foarte norocos; Michel este o persoană deosebit de deschisă la minte și hands-off, și mi-a dat libertatea și timpul pentru a explora un sistem diferit.”

trecerea la studierea urechii interne i-a permis lui Tarchini să navigheze cu succes în situația dificilă a oricărui postdoc care își începe propriul laborator după ce a lucrat în laboratorul unui om de știință consacrat. “În cele din urmă, această lucrare a urechii interne s-a dovedit a fi cu adevărat interesantă și am reușit să părăsesc laboratorul Caiouette și să continuu fără probleme aceeași cercetare în mod independent, fără a fi nevoie să vă faceți griji în vreun fel dacă pășesc pe degetele consilierului meu anterior. Și asta a fost fantastic.”

foștii mentori ai lui Tarchini continuă să urmărească progresul lui Tarchini cu interes și mândrie. “Basile este un om de știință fantastic”, spune Caiouette, ” și aș spune că cele mai mari atuuri ale sale sunt că este minuțios, meticulos și riguros atât în planificarea experimentală, cât și în execuție. Basile este, de asemenea, evident, foarte inteligent și dedicat. El a învățat totul și a ajuns să publice lucrări frumoase pe cohlee, într-un laborator de retină! A fost foarte impresionant. Nu am nicio îndoială că Basile va continua să aducă contribuții importante și va deveni un lider în domeniul său.”

“la pagina 60 a tezei sale de doctorat, “relatează Duboule”, Basile a citat o citare din H. L. Mencken: Pentru fiecare problemă complexă există un răspuns clar, simplu și greșit. Acest lucru spune multe despre el și despre standardele sale științifice foarte înalte — și despre ușoara sa atingere de nihilism.”

Tarchini s-a alăturat Facultății JAX în 2015. Un an mai târziu și-a asigurat prima finanțare federală pentru cercetare, o subvenție de cinci ani, de 1,9 milioane de dolari, de la Institutul Național pentru surditate și alte tulburări de comunicare.

în persoană, totul despre Tarchini este precis și măsurat, de la biroul său ordonat cu vedere la spectaculosul Golf francez al Bar Harbor până la aspectul său dapper (spre deosebire de majoritatea oamenilor de știință de vârsta sa, care favorizează aspectul sportiv-scruffy-peren). Este posibil să poarte un pulover rafinat tricotat de soția sa Dayana Krawchuk, exuberantul om de știință-manager de social media al lui JAX. Când sunt împreună, ea spune anecdotele și el oferă liniile de pumn.

Tarchini este, de asemenea, un muzician de jazz realizat, care a considerat odată să ia calea interpretului profesionist în locul omului de știință. Recent a cântat la bas la un concert La Bar Harbor Town library cu președintele și CEO-ul JAX, Edison Liu, la pian.

un muzician-om de știință care studiază auzul? De fapt, Tarchini spune râzând: “cu cât îmbătrânesc, cu atât îmi place mai mult liniștea. Nu suport muzica de fundal, de exemplu!”

și, de fapt, interesele sale de cercetare, în timp ce stau în urechea internă, se mișcă pentru a include sistemul vestibular, care este situat chiar lângă cohlee.

“urechea internă este practic două sisteme într-unul, auditiv și vestibular”, spune el. “Este ceva ce luăm de la sine înțeles, capacitatea de a percepe unde este corpul nostru în spațiu, de a merge în poziție verticală, de a simți gravitația. Dar este incredibil de important să funcționeze corect: altfel, nu te-ai putea ridica din pat dimineața.”

Tarchini a arătat deja că poate schimba cu îndrăzneală și cu succes concentrarea sa de cercetare. Rămâneți la curent cu descoperiri interesante.