科學家首次發現人類皮膚的無聲“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（例如在神經系統中）以生物電信號的形式傳播到體內以觸發適當的反應。

現在，美國研究人員發現，排列在我們皮膚和器官上的上皮細胞能夠以相同的方式發出信號來傳達危險。他們只是使用長而緩慢的“尖叫”，而不是神經元的快速交流。

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

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

這身體的通信網絡保持它運行。你會把你的手從熱的表面上抽下來Tout de suite甚至沒有想過;那是你的神經系統在起作用。您的心臟跳動是通過電信號調節;這一發現促成了人工起搏器的發明。

Granick 和他的同事、馬薩諸塞大學阿默斯特分校的生物醫學工程師 Sun-Min Yu 設計了一個系統來研究上皮細胞通訊。他們的系統由一個連接到大約 60 個電極陣列的芯片組成。

該芯片涂有單層實驗室培養的人類角質形成細胞，這是構成表皮（皮膚外層）的主要上皮細胞。研究人員用激光“刺痛”皮膚層，使用電極陣列監聽隨之而來的電變化。

“我們跟蹤了細胞如何協調它們的反應，”Yu 說.“這是一場慢動作、興奮的對話。”

由此產生的信號以每秒 10 毫米左右的速度傳播，傳播距離傷口部位可達數百微米。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，這些上皮細胞離子通道對機械刺激（如壓力或拉伸）做出反應，這與神經元的離子通道略有不同，后者對電壓或化學變化做出反應。

據研究人員稱，上皮信號的持續時間也比神經元信號長得多，一些“對話”記錄長達五個小時。然而，電壓的振幅與在神經元中觀察到的振幅相似，并且通信在神經元通信的階段中循環。

因為這只是一個新發現的現象，所以需要進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。

我們不確定細胞使用什么來獲取信號，或者是否不同上皮細胞的種類在傳達傷害時運作方式不同，盡管初步測試表明涉及鈣離子。

然而，這一發現暗示了生物醫學設備的新可能性，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.

該研究已發表在美國國家科學院院刊.

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