Biophysics · 22.14
有毛細胞による信号増幅
Signal amplification by hair cells
🧠 外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞）はプレスチンPrestinプレスチン（Prestin）Prestin（プレスチン）を使って膜電位変化を長さ変化へ変換し、基底膜へ機械エネルギーを返す。 この蝸牛増幅器cochlear amplifier蝸牛増幅器（cochlear amplifier）cochlear amplifier（蝸牛増幅器）が小さい音を増幅し、周波数選択性を鋭くする。
有毛細胞の機械―電気変換に対し、外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞）は電気―機械変換によって、基底膜の周波数選択的な振動を増幅する。
電気運動性
プレスチンPrestinプレスチン（Prestin）Prestin（プレスチン）は外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞）側壁のモータータンパク質motor proteinモータータンパク質（motor protein）motor protein（モータータンパク質）で、脱分極・過分極に応じて細胞長を高速に変える。この運動は入力振動と適切な位相で働き、局所的な基底膜振動を増強する。
flowchart TD
A["小さな基底膜振動"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='outer hair cell'>外有毛細胞</span>の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='receptor potential'>受容器電位</span>"]
B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Prestin'>プレスチン</span>の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='conformation'>立体配座</span>変化"]
C --> D["細胞長が変化"]
D --> E["機械エネルギーを基底膜へ返す"]
E --> F["振幅増大・周波数選択性が鋭くなる"]| 蝸牛増幅器cochlear amplifier蝸牛増幅器（cochlear amplifier）cochlear amplifier（蝸牛増幅器）の効果 | 結果 |
|---|---|
| 利得gain利得（gain）gain（利得） | 小さい音への感度上昇 |
| 選択性の鋭化sharpening鋭化（sharpening）sharpening（鋭化） | 近い周波数の識別向上 |
| 圧縮compaction圧縮（compaction）compaction（圧縮） | 広い音圧sound pressure音圧（sound pressure）sound pressure（音圧）範囲を扱える |
| 耳音響放射otoacoustic emissions, OAE耳音響放射（otoacoustic emissions, OAE）otoacoustic emissions, OAE（耳音響放射） | 内耳から外耳道へ測定可能な音を生む |
外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞）障害では聴覚閾値が上がるだけでなく、周波数選択性とダイナミックレンジdynamic rangeダイナミックレンジ（dynamic range）dynamic range（ダイナミックレンジ）も悪化する。
💡 内耳は受動的なマイクロフォンphonフォン（phon）phon（フォン）ではない。生きた蝸牛はエネルギーを使って入力を能動的に増幅する。
この能動過程が外耳道側へ音を返したものが耳音響放射otoacoustic emissions, OAE耳音響放射（otoacoustic emissions, OAE）otoacoustic emissions, OAE（耳音響放射）である。したがって、耳音響放射otoacoustic emissions, OAE耳音響放射（otoacoustic emissions, OAE）otoacoustic emissions, OAE（耳音響放射）は主観的Subjective主観的（Subjective）Subjective（主観的）なラウドネスloudnessラウドネス（loudness）loudness（ラウドネス）尺度とは異なり、外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞）機能を他覚的objective他覚的（objective）objective（他覚的）に評価する信号である。
まとめ
- プレスチンPrestinプレスチン（Prestin）Prestin（プレスチン）は膜電位を外有毛細胞outer hair cell外有毛細胞（outer hair cell）outer hair cell（外有毛細胞）の長さ変化へ変換する。
- 能動フィードバックactive feedback能動フィードバック（active feedback）active feedback（能動フィードバック）が感度と周波数選択性を高める。
- 耳音響放射otoacoustic emissions, OAE耳音響放射（otoacoustic emissions, OAE）otoacoustic emissions, OAE（耳音響放射）は蝸牛増幅器cochlear amplifier蝸牛増幅器（cochlear amplifier）cochlear amplifier（蝸牛増幅器）の臨床的検査に利用できる。