03 декември 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

За пръв път са изградени човешки гласни струни по изкуствен път

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 19 ноември 2015 в 13:43 114422
Снимка: Sciepro/Science Photo Library

За първи път, учени са отгледали гласни струни от изолирани клетки от човешки гласни струни. При тестове в лаборатория, биоинженерната тъкан вибрирала и дори звучала като истинския орган.

Откритието може един ден да се използва за възстановяне на загубения глас у хора с тежко увреден гласов апарат, поради операция или заболяване.

"Това е наистина вълнуващо постижение, тъй като към момента няма много случаи за лечение на такива пациенти," коментира Дженифър Лонг, специалист по гласов апарат и учен към Калифорнийския университет в Лос Анджелис, ръководител на отделението по вратна хирургия, която не е участвала в изследването.

Хората говорят като прокарват въздушна струя през гласните си струни, които се разполагат в ларингса. Гласните струни, две еластични мускулни лентички, заобиколени от нежна мукозна тъкан, резонират в резултат на енергията на въздушния поток, който преминава през тях. Гласните струни генерират звукови вълни, като вибрират една спрямо друга около 100-200 пъти в секунда (това съответно отговаря на звук в областта на 100-200 Hz) - като може да достигне до 1000 пъти в секунда, когато някое сопрано пее най-високите ноти от дадено музикално произведение. "Никоя друга тъкан в човешкото тяло не е подложена на такова биомеханично натоварване," твърди Вилхам.

Някои хора обаче не могат да докарват звуци дори от 100 Hz. Експерти изчисляват, че около 20 милиона човека само в САЩ страдат от временна или постоянна загуба на глас. Тези с постоянна загуба, обикновено причинена от операции или радиационна терапия за премахване на доброкачествени или злокачествени образувания, получават фиброза и удебеляване на лигавицата в областта на гласните струни, което може да доведе до пълна загуба на гласа.

"Трудно ми е да обясня колко зле може да се отрази такъв сериозен проблем с гласа на живота на някого," разказва Нейтън Вилхам (Nathan Welham), доцент по хирургия към University of Wisconsin School of Medicine and Public Health в Мадисън и съавтор в изследването. "Ако имате наистина ужасен глас, това привлича внимание веднага щом заговорите." Медицински процедури, като инжектирането на колаген, могат да добавят обема в гласните струни, което им помага да си взаимодействат по-лесно. Но част от способността им да вибрират все пак се загубва. "Това не е истинско решение на проблема," смята Вилхам.

Учените са имплантирали биоинженерна тъкан (по-светлата част от долната страна на гласовия апарат) в ларингаса на трупове на кучета, за да тестват дали вибрира и дали произвежда звуци. Снимка: Nathan Welham, University of Wisconsin, Madison

Затова Вилхам и екипът му се заели да проектират лигавицата на гласните струни в лабораторни условия, използвайки двата основни типа клетки, които изграждат тъканта - съединително тъканни фибробласти, които оформят основната част на тъканта и епителни клетки, които оформят нежната повърхност, която има способността да резонира. Използвайки постижения от предишни изследвания, учените изолирали човешки епителни клетки и фибробласти от един труп и от 4 живи хора, чиито гласен апарат бил премахнат при различни хирургични интервенции.

След това, учените поставили двата типа клетки в колагенова 3D-матрица, която имитира условията в тялото. В продължение на 2 седмици, те следели как клетките формират по-сложни структури, които бързо започнали да наподобяват естествените гласови струни. "Помня как държах модела в ръка и си мислих, "Боже, това изглежда съвсем като истинско". На пипане беше почти като желиран бонбон, но по-здраво и можеше да възстановява формата си, когато го деформираш," разказва Вилхам.

Тогава учените подложили биоинженерния гласов апарат на тест. Те отгледали органа, докато достигнал реалния размер при човек и го поставили на съответното място в ларингса на 5 трупа на кучета. След това те изпомпали струя топъл въздух през органите с помощта на изкуствена пластмасова трахея. Имплантите вибрирали и генерирали звук почти толкова добре, колкото и изолирани човешки гласни струни, обяснява той, но реалният човешки глас се генерира посредством допълнителна модулация на звука през други структури, като устата и гърлото. Учените докладвали своите открития в научното списание Science Translational Medicine. Когато имплантите били поставени в мишки, модифицирани така, че да имат човешка имунна система, те не отхвърлили тъканния материал в продължение на до 3 месеца, което показва, че разположението на тази тъкан й осигурява известно прикритие от имунната система.

Директната трансплантация на гласни струни от донори на пациенти може също да проработи, но учените твърдят, че тяхната методика има някои съществени предимства. Например, тъканта може да бъде отгледана до размера на дете или на възрастен според нуждата и може да бъде отгледана предварително и съхранена за употреба по-късно. В това изследване, те използвали клетки от 5 различни гласни струни, за да създадат близо 170 гласови органи с различни размери.

Изследването представлява "чудесно начало," смята Робърт Саталов, професор и завеждащ отделението по уши-нос-гърло към Drexel University College of Medicine във Филаделфия, щата Пенсилвания, който не е участвал в тази разработка. "Но има да се извърви още доста път преди да можем да заменим увредените гласни струни на някого с нови, нормално функциониращи такива." Една от най-важните следващи стъпки ще бъде поставянето на биоинженерната тъкан в гласовия апарат на живи животински модели, при което тя трябва да оцелее и да работи нормално. След това, същото нещо ще трябва да се извърши и с човешки гласови струни в рамките на клинични проучвания. "Всичко това е много лесно да се каже, но съвсем няма да е лесно да се направи," прогнозира Саталов.

По материали от: Science Translational Medicine, DOI: 10.1126/scitranslmed.aab4014

Източник: Science Magazine


Радка Лингорова 21.11 2015 в 09:00 2
+ 1
- 0
Похвално откритие, заа жалост хората живеят с една трета бял дроб понеже вдишват през устата а не през ноздрите и лишават кръвта от кислород.Всеки човек притежава гласни струни с лична дължина и дебелина, затова тембъра е неповторим
За болни без гл. връзки това е гениално откритие.
e-mil 20.11 2015 в 19:07 1
+ 0
- 0
Не "някои", а много хора не могат да стигнат с гласа си до 100Hz. Това всъщност е доста ниска честота - под нея слизат само басите и баритоните. Тенорите, контратенорите, контраалтите тръгват от 110-130Hz. А цялата останала паплач - мецосопрани, алти и сопрано могат да паднат най-много до 170-180Hz. Изключение правят някои мецосопрани, които долу могат да се припокрият с алта.
 
Още от : Новини
03 декември 2021 в 12:451
Какво е социална екология?
Какво е социална екология?
03 декември 2021 в 12:45
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.