科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)人類皮膚的無聲“尖叫”

你居住的身體由許多需要相互通信的運動部件組成。

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)出信號來傳達(dá)危險。他們只是使用長而緩慢的“尖叫”，而不是神經(jīng)元的快速交流。

這是一個巨大的驚喜，因為這些細(xì)胞以前被認(rèn)為是“靜音”的——并且可能為電子醫(yī)療設(shè)備開辟新的途徑來加速愈合。

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

這身體的通信網(wǎng)絡(luò)保持它運行。你會把你的手從熱的表面上抽下來Tout de suite甚至沒有想過;那是你的神經(jīng)系統(tǒng)在起作用。您的心臟跳動是通過電信號調(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)計了一個系統(tǒng)來研究上皮細(xì)胞通訊。他們的系統(tǒng)由一個連接到大約 60 個電極陣列的芯片組成。

該芯片涂有單層實驗室培養(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)聽隨之而來的電變化。

“我們跟蹤了細(xì)胞如何協(xié)調(diào)它們的反應(yīng)，”Yu 說.“這是一場慢動作、興奮的對話。”

由此產(chǎn)生的信號以每秒 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沒有什么不同被饑餓的毛毛蟲損壞，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，允許運輸帶電離子，主要是鈣。

特別是，這些上皮細(xì)胞離子通道對機械刺激（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，后者對電壓或化學(xué)變化做出反應(yīng)。

據(jù)研究人員稱，上皮信號的持續(xù)時間也比神經(jīng)元信號長得多，一些“對話”記錄長達(dá)五個小時。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)。

因為這只是一個新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，所以需要進(jìn)行更多的工作來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)胞使用什么來獲取信號，或者是否不同上皮細(xì)胞的種類在傳達(dá)傷害時運作方式不同，盡管初步測試表明涉及鈣離子。

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了我們不知道存在的大門，”Yu 說.

該研究已發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊.

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