En lo profundo de la cámara llena de líquido de nuestros oídos se encuentran las células pilosas, receptores sensoriales del oído interno que responden a las fuerzas mecánicas que se originan a partir de los sonidos.

Cada una de estas células tiene en la parte superior un cepillo de pelos dispuestos en forma de escalera. En la punta de cada pelo individual hay enlaces que conectan la punta de un pelo al de un pelo más alto que se encuentra al lado.

Resorte molecular

Cuando una onda de sonido mueve el líquido dentro de la oreja, los haces de pelos se doblan y la tensión en estos enlaces cambia, lo que abre los canales iónicos, que es el inicio de la señalización al cerebro.

Haces de pelo de las células pilosas internas y externas de la cóclea, en el oído interno.

Aunque hay un buen entendimiento de este intricado proceso, la identidad y el mecanismo de operación de los resortes de bloqueo que convierten el desplazamiento del haz de pelo en fuerzas capaces de abrir los canales iónicos, siguen siendo cuestiones pendientes para la neurociencia sensorial.

En este sentido, los resultados de una investigación realizada por científicos de la Universidad Rockefeller, revelan cómo una proteína actúa como un resorte molecular que ayuda a convertir las ondas de sonido en una señal eléctrica que el cerebro puede reconocer.

El investigador Tobias F. Bartsch, catedrático en el Departamento de Neurociencia Sensorial de la Universidad de Rockefeller y coautor del estudio, comentó:

“Los intentos anteriores para identificar la proteína responsable del estiramiento de los canales de iones abiertos, ignoraron el hecho de que esta proteína vive en un líquido cálido y húmedo: la endolinfa. La temperatura y el ambiente acuoso pueden influir en las propiedades de las proteínas”.

Teniendo esto presente, los investigadores decidieron ver la protocadherina 15 (PCDH15), una proteína de enlace que participa en la apertura del canal iónico, pero que se ha considerado demasiado rígida para el trabajo de actuar como un resorte molecular.

Midiendo respuestas

Los investigadores explican que si un resorte es demasiado blando, no generará suficiente fuerza para abrir los canales iónicos, y por lo tanto, la señal al cerebro; pero si el resorte es demasiado rígido, los estímulos grandes y pequeños generarían fuerzas lo suficientemente fuertes como para abrir todos los canales, lo que significa que no se podría diferenciar entre amplitudes de sonido.

Los sonidos recorren un complejo camino para ser interpretados por el cerebro.

Para el estudio, los científicos construyeron un sistema para medir la respuesta de la proteína PCDH15 a pequeñas fuerzas, las mismas que las que experimentarían en el interior del oído, en una cámara cálida y húmeda.

Usando una trampa óptica de alta precisión, los investigadores mostraron que la proteína PCDH15 actúa como un resorte entrópico que es mucho más suave de lo que sugiere su rigidez.

Estos resultados revelaron la identidad y el mecanismo de un resorte afinado que puede ser responsable de convertir la desviación de las células ciliadas en una fuerza capaz de abrir canales iónicos, una pieza más que se suma al entendimiento del complejo funcionamiento del sentido auditivo.

Referencia: The elasticity of individual protocadherin 15 molecules implicates cadherins as the gating springs for hearing. bioRxiv, 2018. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/503029v1