유모세포

유모세포(hair cell)는 청각계통(auditory system)의 감각수용체(sensory receptor; 감각수용기)이며 기계적인 음파를 신경계(nervous system)가 이해할 수 있는 전기 에너지로 변환합니다. 유모세포는 코르티기관(organ of Corti)에 있고, 코르티기관(organ of Corti)은 내이(inner ear)의 달팽이관(cochlea; 와우관) 내에 , 기저막(basilar membrane)과 덮개막(tectorial membrane; 개막) 사이에 위치합니다. 실제 감각수용체는 내유모세포(inner hair cell)라고 부릅니다. 외유모세포(outer hair cell)는 달팽이관의 소리 증폭과 같은 다른 기능을 하지만, 여기서는 자세히 설명하지 않습니다.

유모세포는 세포 상부에서 튀어나와 덮개막까지 닿는 머리카락 같은 유모세포의 부동섬모(stereocilia)에서 이름을 따왔습니다. 부동섬모는 높이별로 배열되어 있으며 팁 링크(tip link)라고 하는 얇은 필라멘트(filament; 미세섬유)에 부착되어 있습니다. 팁 링크는 부동섬모 끝의 인장 활성 양이온 채널(stretch-activated cation channel)에 연결되어 있습니다.

음파가 기저막을 진동시킬 때 기저막과 덮개막 사이에 전단력(shearing force)이 발생해 유모세포 부동섬모를 좌우로 이동시킵니다. 섬모가 가장 높은 섬모 쪽으로 이동하면 팁 링크가 늘어나 양이온 채널을 엽니다. 그러면 칼륨(K⁺)이 세포로 흘러 들어가는데, 이는 부동섬모 바깥의 유체의 K⁺ 농도가 매우 높기 때문입니다. 이 큰 전압 차이는 채널이 열리면 K⁺가 유입되는 전기화학적 구배(lectrochemical gradient)를 생성합니다.

이러한 양전하의 유입으로 세포가 탈분극(depolarization)하여 막 전체의 전압이 상승합니다. 그러면 세포체(cell body)의 전위의존성 칼슘 채널(voltage-gated calcium channel, 줄여서 Ca²⁺ channel)이 열리고 Ca²⁺가 세포에 흘러 들어갑니다. Ca²⁺는 흥분성 신경전달물질(excitatory neurotransmitter) 분자를 포함한 시냅스 소포(synaptic vesicle)를 세포막에 융합 시켜 방출하도록 만드는 신호의 연쇄반응(signaling cascade)을 유발하고, 시냅스이후(postsynaptic) 청각 뉴런을 자극해 뇌로 향하는 활동전위(action potential)의 전달을 증가시킵니다. 부동섬모가 반대 방향(가장 짧은 부동섬모를 향해)으로 밀리면, 팁의 고리는 이완되고 양이온 채널이 닫히며, 세포는 휴식 상태보다 과분극(hyperpolarization; 즉 막전위(membrane potential)가 음수)됩니다.

주파수와 같은 음파의 특성은 유모세포 활성화 패턴으로 변환되고 결과적으로 청각 뉴런 활성화 패턴으로 변환됩니다. 그런 뒤 이 정보는 해석을 위해 뇌로 보내집니다.