Crawford A C, Fettiplace R
J Physiol. 1981 Mar;312:377-412. doi: 10.1113/jphysiol.1981.sp013634.
在海龟离体半侧头部的单个耳蜗毛细胞上进行细胞内记录。在两种条件下记录细胞的电反应:(a) 用不同频率的低强度纯音刺激耳朵时;(b) 通过细胞内电极注入电流阶跃时。实验目的是评估毛细胞的电特性在多大程度上可以解释耳蜗的频率选择性。
在低声学刺激水平下,毛细胞感受器电位的幅度与声压成正比。线性调谐曲线定义为细胞在其线性范围内作为频率函数的灵敏度,对多个特征频率在86 Hz至425 Hz之间的毛细胞进行了测量。
注入毛细胞的矩形电流引起膜电位变化,该变化由叠加在阶跃上的阻尼振荡组成。小电流在脉冲开始和结束时产生对称振荡。较大电流如果是去极化则增加初始振铃频率,如果是超极化则降低初始振铃频率。
对于小电流,振荡频率和从振荡衰减得出的电共振品质因数(Q)接近从声音刺激获得的毛细胞线性调谐曲线的特征频率和Q。
毛细胞对小电流脉冲或低强度音爆的膜电位变化在很大程度上可以通过将毛细胞表示为由电感、电阻和电容组成的简单电谐振器来描述。
当对置于基底乳头中毛细胞外的微电极施加29 - 250 nm的阶跃位移时,可以从听神经的单根纤维记录到初始的周期性冲动发放。通过同一微电极注入高达1 nA的电流未能使听神经放电产生任何变化。该实验表明电流注入不会使电极尖端产生明显移动。
通过将线性调谐曲线除以细胞作为频率函数的阻抗来评估电共振对毛细胞调谐的贡献。该过程假设电共振独立于其他滤波阶段,基于此假设,共振可以解释声学调谐曲线的尖端。
除法产生的残余滤波器很宽;它在500 - 600 Hz处呈现高频滚降,所有细胞类似,并且在30至350 Hz处呈现低频滚降,其转折频率因细胞而异,但与细胞的特征频率无关。
在十个细胞中测量了感受器电位相对于鼓膜处声压的相位。对于低强度,相位特性与声压无关。在低频时,感受器电位超前声压27° - 360°,在特征频率区域存在90° - 180°的突然相位滞后;相位变化的突然程度取决于细胞的Q值。
从感受器电位的相位特性中减去电谐振器作为频率函数的计算相位偏移。减法消除了特征频率周围的尖锐相位转变,在该频率区域,减法后的残余相位在 +180° 左右近似恒定。这与毛细胞响应基底膜向前庭阶位移而发生去极化的观点一致。所有细胞残余相位特性的高频区域相似。
得出的结论是,每个毛细胞都包含其自身的电共振机制,该机制解释了感受器电位的大部分频率选择性。所有细胞还显示出宽带通滤波器的证据,其高频部分可能由中耳的作用产生。