Debido a que el manojo de células ciliadas se parece, misteriosamente, a una pequeña antena y a que está localizado en el oído interno, por mucho tiempo, se ha sospechado que las células ciliadas jugaban un papel importante en la audición. Esta opinión fue reforzada por las evidencias clínicas de que la mayoría de los defectos auditivos-que afectan a unos 30 millones de estadounidenses-involucran daños en las células ciliadas.

En la cóclea humana hay alrededor de 16.000 células ciliadas, comparadas con unos 100 millones de fotorreceptores en la retina del ojo, y ellas son extremadamente vulnerables. La vida en una sociedad con altos decibeles de pesados martillos neumáticos, subtes chirriadores y música rock heavy metal, puede tomar, con ellos, un número devastador de víctimas. Pero cualquiera sea la causa-sobreexposición a ruidos fuertes, enfermedades, herencia o envejecimiento-las personas tienden a perder el 40 por ciento de sus células ciliadas cuando alcanzan los 65 años. Y una vez que estas células se han destruido, no se pueden regenerar.

"Los mecanismos de las células ciliadas son fascinantes, el hecho de que mágicamente podamos oír por simplemente presionar un pequeño manojo de cilios. Además, las células son hermosas. Nunca me canso de mirarlas", dice David Corey.

David Corey y James Hudspeth, un investigador del HHMI, en la Universidad Rockefeller, han explorado las microscópicas operaciones internas de las células ciliadas, de manera cada vez más detallada durante el transcurso de los últimos 20 años, obteniendo una comprensión sólida acerca de cómo trabajan las células.

Algunas piezas del rompecabezas han sido acomodadas, recientemente, con el descubrimiento de un mecanismo único que dota a las células ciliadas con dos de sus propiedades más distintivas, extrema sensibilidad y extrema velocidad.

Protegidas en las profundidades del cráneo, las células ciliadas no pueden ser estudiadas con facilidad en criaturas vivientes. Aún cuando son removidas de un animal de laboratorio, estas células mueren rápidamente. Incluso en la actualidad, Corey reconoce, "un buen experimento sería estudiar tres o cuatro células por alrededor de 15 minutos cada una".

A pesar de que, en la actualidad, tales experimentos son rutinarios en sus laboratorios, siguen siendo complicados. Las mediciones son muy delicadas y normalmente son llevadas a cabo sobre una mesa montada sobre patas amortiguadas con aire, para reducir cualquier vibración o movimiento externo; de otra manera, las propias vibraciones del edificio podrían ensordecer a la célula ciliada en segundos.

Hudspeth encontró que una piscina sin usar, construida sobre una base sólida en el sótano de la Universidad de California, en San Francisco, donde él trabajaba previamente, fue el laboratorio perfecto para experimentos con células ciliadas, especialmente después de que la rellenó, para mayor estabilidad, con 30 camionadas de cemento.

Las células ciliadas de ranas toro fueron expuestas al remover el sáculo, una parte del oído interno, y el tejido, del tamaño de la cabeza de un alfiler, fue enganchado al portaobjeto de un microscopio. Entonces, trabajando bajo un microscopio, Hudspeth y Corey, fueron capaces de manipular con un fino tubo de vidrio, el manojo de cilios de una sola célula ciliada.

Deslizaron el tubo sobre los 50 ó 60 estereocilios del manojo, que están ordenados como una tienda indígena en la punta de cada célula ciliada, y movieron el tubo hacia adelante y hacia atrás, desviando al manojo una distancia diez mil veces menor que una pulgada. La respuesta de las células ciliadas, fue detectada por un microelectrodo, insertado a través de la membrana celular.

Corey y Hudspeth encontraron que el manojo de estereocilios operaba como un interruptor de luz. Cuando el manojo era empujado en una dirección-desde el cilio más corto hasta el más largo-activaba a la célula; cuando el manojo se movía en la dirección opuesta, inactivaba a la célula.

Basados en los datos de miles de experimentos, en los cuales menearon el manojo hacia delante y hacia atrás, los investigadores calcularon que las células ciliadas son tan sensibles que el desviar la punta de un manojo la distancia que tiene el ancho de un átomo, es suficiente para hacer que las células respondan. Este movimiento infinitesimal, que puede ser causado por un sonido muy bajo, silencioso al nivel del umbral de la audición, es equivalente a desplazar la punta de la Torre Eiffel por sólo media pulgada.

Al mismo tiempo, los investigadores pensaron que la respuesta de las células ciliadas tiene que ser asombrosamente rápida. "Para ser capaz de procesar sonidos al altísimo rango de frecuencia de la audición humana, las células ciliadas deben ser capaces de encender y apagar la corriente unas 20.000 veces por segundo. Ellas son capaces de velocidades aun más asombrosas en los murciélagos y en las ballenas, quienes pueden distinguir sonidos de frecuencias tan altas como 200.000 ciclos por segundo", dice Hudspeth.

Los fotorreceptores presentes en el ojo son mucho más lentos, señala. "El sistema visual es tan lento que cuando uno mira una película de 24 cuadros por segundo, la misma parece continua, sin ninguna interrupción. Si contrastamos 24 cuadros por segundo con 20.000 ciclos por segundo, el sistema auditivo resulta ser mil veces más rápido".

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Cuando este manojo de entre 50 ó 60 cilios, ubicados en el extremo de una célula ciliada, vibra en respuesta al sonido, la célula ciliada (del oído interno de una rana toro) produce una señal eléctrica. En los lugares de adhesión de las uniones de punta, se puede ver que la parte superior de los cilios más cortos se une con los costados de los más largos (flecha).

Foto: John Assad, Gordon Shepherd and David Corey, Massachusetts General Hospital

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