骨を介した音刺激でヒトも超音波を聴取できる「超音波聴覚」、仕組みは？

岐阜大学は7月30日、モルモットの内耳蝸牛に本来動物が聞くことができない高い周波数を持つ超音波を与えると、蝸牛の入り口に位置するフック部の有毛細胞が超音波に同期して超高速で振動・活性化することを世界で初めて実証したと発表した。この研究は、同大大学院医学系研究科生命原理学講座生体物理・生理学分野、高等研究院One Medicineトランスレーショナルリサーチセンター先端医療機器開発部門の任書晃教授、新潟大学自然科学系（工学部）の崔森悦准教授らの研究グループによるもの。研究成果は、「Nexus」に掲載されている。

画像はリリースより
（詳細は▼関連リンクからご確認ください）

20 kHzを超える超音波は、イルカやコウモリなど限られた動物が聴取可能とされてきた。しかし、ヒトでも骨を介した音刺激を用いれば超音波を聴取できることが知られている。この現象は「超音波聴覚」と呼ばれ、その発見以来75年以上にわたり謎だった。従来想定されてきた仕組みとして、超音波が聴覚に関する神経を刺激する、骨により超音波が可聴音へと変調するなどの可能性があったが、決定的な証拠はなかった。

全身麻酔のモルモットに可聴域超えの超音波、神経興奮と有毛細胞の電流を測定

今回の研究では、全身麻酔をかけたモルモットに可聴域を超える超音波を与え、神経の興奮と有毛細胞の電流を測定した。有毛細胞とは、蝸牛で音を電気に変換する細胞。可聴音を認識する有毛細胞が、本来受け取る周波数とその整数倍の音を感知することが超音波受容の原理だ。

蝸牛は超音波を受容できると判明

通常、側頭骨を介した音刺激でのみ非可聴域の超音波が知覚されるが、中耳の骨「耳小骨」に直接超音波刺激を加えると、超音波を知覚できた。すなわち、蝸牛は本来超音波を受容できることが判明した。

有毛細胞が高調波に応答、可聴域を超える超音波感知を可能に

さらに、先端光学計測装置である光干渉断層撮影装置（OCT）を活用して、音が有毛細胞に引き起こす1000億分の1センチの振動をフック部で測定。フック部は可聴域の上限付近の高い周波数の音を受け取る場所だ。振動を解析すると、有毛細胞は通常受容する可聴域の周波数に加えて、その2倍、3倍の周波数（高調波）に応答していた。この応答が、可聴域を超える超音波の感知を可能にする。

今回の研究成果により、超音波聴覚が有毛細胞機能を反映することが明らかになり、今後難聴の早期診断や新しい補聴方法の開発などにつながる可能性がある、と研究グループは述べている。（QLifePro編集部）