Когда мир начинает качаться: учёные нашли в теле человека критическую точку равновесия

Учёные выяснили, что система равновесия человека работает буквально "на грани возможностей" — стоит утратить часть ключевых сенсорных клеток во внутреннем ухе, и равновесие становится крайне нестабильным. Это открытие помогает понять, почему даже небольшие повреждения уха вызывают серьёзные симптомы. Результаты опубликованы в журнале eNeuro.

Хрупкий баланс сенсорных клеток

Исследование, проведённое командой Матье Беранека из Университета Париж-Сите, показало: у мышей нормальное равновесие сохраняется, пока функционируют не менее 80% сенсорных клеток внутреннего уха. Когда число этих клеток уменьшается примерно наполовину, баланс ещё сохраняется, но становится крайне уязвимым — любое дополнительное повреждение приводит к нестабильности и головокружению.

"Мы определили критическую точку, за пределами которой равновесие разрушается стремительно", — пояснил исследователь Матье Беранек.

Эти наблюдения объясняют, почему у людей с частичными повреждениями внутреннего уха симптомы проявляются слишком резко. Даже незначительное снижение числа сенсорных клеток способно вызвать сильное головокружение, тошноту и проблемы с ориентацией. Похожие скачкообразные эффекты встречаются и в других областях науки, например, когда учёные описывают, как магнитное поле Земли может внезапно усилиться под действием плазменных волн — хрупкий баланс систем проявляется и в космосе, и в организме человека.

Как работает система равновесия

Во внутреннем ухе расположена сложная вестибулярная система — пять крошечных органов, отвечающих за ориентацию и ощущение движения. Волосковые клетки в этих органах изгибаются под действием жидкости и передают сигналы в мозг, помогая определить направление, наклон и скорость движения.

Когда эти клетки повреждаются, мозг начинает получать искажённые сигналы. Даже небольшие движения головы вызывают чрезмерные реакции, а резкие повороты или ходьба по прямой могут вызывать тошноту. Система зрительной стабилизации в таких случаях не помогает, потому что источник искажения — сам вестибулярный аппарат.

Учёные выделяют два типа волосковых клеток:

• I типа - чашевидные сенсоры, обеспечивающие устойчивость зрения при движении головы;

• II типа - цилиндрические клетки, передающие сигналы с другой временной задержкой и дополняющие работу первых.

У взрослых млекопитающих клетки I типа практически не восстанавливаются после повреждений, поэтому именно они становятся основным направлением исследований.

Новый взгляд на диагностику и лечение

Чтобы понять, как деградация сенсорных клеток влияет на баланс, исследователи наблюдали за животными после дозированного воздействия препарата, повреждающего клетки внутреннего уха. Каждая доза уменьшала количество клеток определённого подтипа, позволяя точно сопоставить результаты тестов с количеством выживших клеток.

Главным показателем служил вестибуло-окулярный рефлекс (ВОР) — способность глаз стабилизировать изображение при движении головы. Измеряя его точность, учёные определяли, какие органы внутреннего уха "отказывают" первыми и при каком количестве клеток нарушается равновесие.

"Связь между количеством клеток и степенью нарушения ВОР помогает врачам подбирать лечение точнее, не полагаясь на догадки", — отмечается в публикации.

Результаты показали, что равновесие долго остаётся стабильным, пока сохранившиеся клетки компенсируют утраченные. Но когда их число падает ниже порога, система разрушается скачкообразно — именно поэтому возрастные или лекарственные повреждения часто проявляются внезапно.

Перспективы регенеративной терапии

Новое открытие даёт исследователям конкретную цель: защитить и восстановить клетки I типа. В экспериментах на мышах уже проводились опыты по генной терапии, где введение активных генов частично возвращало способность сохранять баланс. Однако учёные предполагают, что для полного восстановления потребуется не просто увеличение числа клеток, а точное воспроизведение правильной пропорции между типами I и II.

Определение критического порога позволяет оценивать эффективность новых методов по функциональным параметрам, а не только по анатомическим. Это делает будущие клинические испытания более точными и безопасными. Такие исследования важны для понимания не только человеческой физиологии, но и более широких природных процессов — как отмечают эксперты, подобные закономерности критических переходов наблюдаются и в глобальных системах, включая изменение климата.

Исследование показало, что равновесие — одна из самых чувствительных функций организма, зависящая от крошечных структур внутреннего уха. Теперь, когда учёные знают, где проходит критическая граница, открываются перспективы создания терапии, способной предупредить потерю устойчивости и вернуть людям уверенность в движении.