科学家首次发现人类皮肤的无声“尖叫”

你居住的身体由许多需要相互通信的运动部件组成。

其中一些通信（例如在神经系统中）以生物电信号的形式传播到体内以触发适当的反应。

现在，美国研究人员发现，排列在我们皮肤和器官上的上皮细胞能够以相同的方式发出信号来传达危险。他们只是使用长而缓慢的“尖叫”，而不是神经元的快速交流。

这是一个巨大的惊喜，因为这些细胞以前被认为是“静音”的——并且可能为电子医疗设备开辟新的途径来加速愈合。

“上皮细胞做着没有人想过要寻找的事情，”博学家史蒂夫·格雷尼克 （Steve Granick） 说马萨诸塞大学阿默斯特分校。“受伤时，它们会向邻居'尖叫'，缓慢、持续，而且距离惊人。这就像神经的冲动，但慢了 1000 倍。

这身体的通信网络保持它运行。你会把你的手从热的表面上抽下来Tout de suite甚至没有想过;那是你的神经系统在起作用。您的心脏跳动是通过电信号调节;这一发现促成了人工起搏器的发明。

Granick 和他的同事、马萨诸塞大学阿默斯特分校的生物医学工程师 Sun-Min Yu 设计了一个系统来研究上皮细胞通讯。他们的系统由一个连接到大约 60 个电极阵列的芯片组成。

该芯片涂有单层实验室培养的人类角质形成细胞，这是构成表皮（皮肤外层）的主要上皮细胞。研究人员用激光“刺痛”皮肤层，使用电极阵列监听随之而来的电变化。

“我们跟踪了细胞如何协调它们的反应，”Yu 说.“这是一场慢动作、兴奋的对话。”

由此产生的信号以每秒 10 毫米左右的速度传播，传播距离伤口部位可达数百微米。它似乎与在植物中观察到的钙电信号没有什么不同被饥饿的毛毛虫损坏，如下面的视频所示。

这研究人员观察到，通信在很大程度上依赖于离子通道，离子通道是细胞膜上的小孔，允许运输带电离子，主要是钙。

特别是，这些上皮细胞离子通道对机械刺激（如压力或拉伸）做出反应，这与神经元的离子通道略有不同，后者对电压或化学变化做出反应。

据研究人员称，上皮信号的持续时间也比神经元信号长得多，一些“对话”记录长达五个小时。然而，电压的振幅与在神经元中观察到的振幅相似，并且通信在神经元通信的阶段中循环。

因为这只是一个新发现的现象，所以需要进行更多的工作来了解它是如何工作的，以及不同的促成因素。

我们不确定细胞使用什么来获取信号，或者是否不同上皮细胞的种类在传达伤害时运作方式不同，尽管初步测试表明涉及钙离子。

然而，这一发现暗示了生物医学设备的新可能性，例如可穿戴传感器和电子绷带加速伤口愈合.

“了解受伤牢房之间的这些尖叫声打开了我们不知道存在的大门，”Yu 说.

该研究已发表在美国国家科学院院刊.

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