Biophysics · 22.13
聴覚の生物物理学IV：有毛細胞の信号変換
Biophysics of hearing IV — transduction in hair cells
🧠 有毛細胞は不動毛stereovilli/stereocilia不動毛（stereovilli/stereocilia）stereovilli/stereocilia（不動毛）の傾きを電気信号PSP, postsynaptic potential電気信号（PSP, postsynaptic potential）PSP, postsynaptic potential（電気信号）へ変える機械受容器mechanoreceptor機械受容器（mechanoreceptor）mechanoreceptor（機械受容器）である。 先端リンクtip link先端リンク（tip link）tip link（先端リンク）が機械刺激依存性チャネルmechanically gated channel機械刺激依存性チャネル（mechanically gated channel）mechanically gated channel（機械刺激依存性チャネル）を直接開き、K⁺流入によって脱分極する。
基底膜の進行波traveling wave進行波（traveling wave）traveling wave（進行波）で生じた局所変位は、段階的な受容器電位receptor potential受容器電位（receptor potential）receptor potential（受容器電位）へ変換され、さらに外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞）による能動増幅へつながる。
機械―電気変換
flowchart TD
A["基底膜の振動"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='stereovilli/stereocilia'>不動毛</span>が最長列方向へ傾く"]
B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tip link'>先端リンク</span>張力↑"]
C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mechanically gated channel'>機械刺激依存性チャネル</span>が開口"]
D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='endolymph'>内リンパ</span>からK⁺流入"]
E --> F["有毛細胞の脱分極"]
F --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='voltage-gated calcium channel'>電位依存性Ca²⁺チャネル</span>が開口"]
G --> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glutamate release'>グルタミン酸放出</span> → <span class='jp-term jp-term-diagram' title='auditory nerve'>聴神経</span>"]内リンパendolymph内リンパ（endolymph）endolymph（内リンパ）はK⁺濃度が高く、蝸牛内電位endocochlear potential蝸牛内電位（endocochlear potential）endocochlear potential（蝸牛内電位）も正なので、チャネルが開くとK⁺が受動的に有毛細胞へ流入する。反対方向へ不動毛stereovilli/stereocilia不動毛（stereovilli/stereocilia）stereovilli/stereocilia（不動毛）が傾くとチャネルが閉じ、過分極する。この双方向応答が振動波形を追跡する。
| 細胞 | 主な役割 |
|---|---|
| 内有毛細胞inner hair cell内有毛細胞（inner hair cell）inner hair cell（内有毛細胞） | 音情報を求心性神経afferent nerve求心性神経（afferent nerve）afferent nerve（求心性神経）へ伝える |
| 外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞） | 電気運動性electromotility電気運動性（electromotility）electromotility（電気運動性）により振動を増幅・調律rhythm調律（rhythm）rhythm（調律）する |
⭐ 有毛細胞自身は活動電位ではなく段階的な受容器電位receptor potential受容器電位（receptor potential）receptor potential（受容器電位）を生じ、神経伝達物質の放出量を変える。
まとめ
- 不動毛stereovilli/stereocilia不動毛（stereovilli/stereocilia）stereovilli/stereocilia（不動毛）変位が先端リンクtip link先端リンク（tip link）tip link（先端リンク）を介してチャネルを機械的に開く。
- K⁺流入で脱分極し、Ca²⁺依存性にグルタミン酸を放出する。
- 内有毛細胞inner hair cell内有毛細胞（inner hair cell）inner hair cell（内有毛細胞）は感覚出力、外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞）は能動増幅を主に担う。