科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)人類皮膚的無(wú)聲“尖叫”

你居住的身體由許多需要相互通信的運(yùn)動(dòng)部件組成。

其中一些通信（例如在神經(jīng)系統(tǒng)中）以生物電信號(hào)的形式傳播到體內(nèi)以觸發(fā)適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

現(xiàn)在，美國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)，排列在我們皮膚和器官上的上皮細(xì)胞能夠以相同的方式發(fā)出信號(hào)來(lái)傳達(dá)危險(xiǎn)。他們只是使用長(zhǎng)而緩慢的“尖叫”，而不是神經(jīng)元的快速交流。

這是一個(gè)巨大的驚喜，因?yàn)檫@些細(xì)胞以前被認(rèn)為是“靜音”的——并且可能為電子醫(yī)療設(shè)備開(kāi)辟新的途徑來(lái)加速愈合。

“上皮細(xì)胞做著沒(méi)有人想過(guò)要尋找的事情，”博學(xué)家史蒂夫·格雷尼克 （Steve Granick） 說(shuō)馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校?！笆軅麜r(shí)，它們會(huì)向鄰居'尖叫'，緩慢、持續(xù)，而且距離驚人。這就像神經(jīng)的沖動(dòng)，但慢了 1000 倍。

這身體的通信網(wǎng)絡(luò)保持它運(yùn)行。你會(huì)把你的手從熱的表面上抽下來(lái)Tout de suite甚至沒(méi)有想過(guò);那是你的神經(jīng)系統(tǒng)在起作用。您的心臟跳動(dòng)是通過(guò)電信號(hào)調(diào)節(jié);這一發(fā)現(xiàn)促成了人工起搏器的發(fā)明。

Granick 和他的同事、馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的生物醫(yī)學(xué)工程師 Sun-Min Yu 設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究上皮細(xì)胞通訊。他們的系統(tǒng)由一個(gè)連接到大約 60 個(gè)電極陣列的芯片組成。

該芯片涂有單層實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人類角質(zhì)形成細(xì)胞，這是構(gòu)成表皮（皮膚外層）的主要上皮細(xì)胞。研究人員用激光“刺痛”皮膚層，使用電極陣列監(jiān)聽(tīng)隨之而來(lái)的電變化。

“我們跟蹤了細(xì)胞如何協(xié)調(diào)它們的反應(yīng)，”Yu 說(shuō).“這是一場(chǎng)慢動(dòng)作、興奮的對(duì)話?！?/p>

由此產(chǎn)生的信號(hào)以每秒 10 毫米左右的速度傳播，傳播距離傷口部位可達(dá)數(shù)百微米。它似乎與在植物中觀察到的鈣電信號(hào)沒(méi)有什么不同被饑餓的毛毛蟲(chóng)損壞，如下面的視頻所示。

這研究人員觀察到，通信在很大程度上依賴于離子通道，離子通道是細(xì)胞膜上的小孔，允許運(yùn)輸帶電離子，主要是鈣。

特別是，這些上皮細(xì)胞離子通道對(duì)機(jī)械刺激（如壓力或拉伸）做出反應(yīng)，這與神經(jīng)元的離子通道略有不同，后者對(duì)電壓或化學(xué)變化做出反應(yīng)。

據(jù)研究人員稱，上皮信號(hào)的持續(xù)時(shí)間也比神經(jīng)元信號(hào)長(zhǎng)得多，一些“對(duì)話”記錄長(zhǎng)達(dá)五個(gè)小時(shí)。然而，電壓的振幅與在神經(jīng)元中觀察到的振幅相似，并且通信在神經(jīng)元通信的階段中循環(huán)。

因?yàn)檫@只是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，所以需要進(jìn)行更多的工作來(lái)了解它是如何工作的，以及不同的促成因素。

我們不確定細(xì)胞使用什么來(lái)獲取信號(hào)，或者是否不同上皮細(xì)胞的種類在傳達(dá)傷害時(shí)運(yùn)作方式不同，盡管初步測(cè)試表明涉及鈣離子。

然而，這一發(fā)現(xiàn)暗示了生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的新可能性，例如可穿戴傳感器和電子繃帶加速傷口愈合.

“了解受傷牢房之間的這些尖叫聲打開(kāi)了我們不知道存在的大門(mén)，”Yu 說(shuō).

該研究已發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊.

寶寶起名 起名