質問への素早い回答 ロバート・V・ハリソン、PhD、DSc と共に

質問への素早い回答 ロバート・V・ハリソン、PhD、DSc と共に

質問:
内耳の液体振動が内毛細胞によって感覚伝達され、ある時点で遠心性エネルギーが外有毛細胞によって受け取られると、流体の機械的振動が変化し、信号は再び内有毛細胞を介して求心的に伝達されます。 …「エネルギーが枯渇する」前に、これらのフィードバック ループがどれだけ発生する可能性がありますか?また、「エネルギーが枯渇する」という表現は、これを表す適切な比喩でしょうか?…もしそうでないなら、なぜそうしないのでしょうか?

回答:
この質問に答える前に、フィードバック制御メカニズムについて簡単に説明させていただきます。このような制御システムは通常、次の構成要素を持っています:[1] 入力信号、[2] 制御対象となるプロセス、[3] 出力、[4] いくつかのセンシング要素、および(5) コントローラデバイス。以下の図はこれらの要素を示しています。

フィードバック制御メカニズムの図

通常、センサーは入力を減衰させる信号をフィードバックします。このネガティブフィードバックは、最終的な出力が安定したレベルを持つようにプロセスを効果的に維持します。フィードバック制御がポジティブである場合、プロセスへの入力が増加し、出力が増幅されます。最終的には、音響システムでは、これがフィードバックの鳴りやホイッスル(時折、補聴器で発生することがあります)につながる可能性があります。
オリーブ蝸牛遠心管の図

上記の図に示されているように、オリーブ-蝸牛エファレントは、外毛細胞(OHC)の蝸牛増幅器に対するネガティブフィードバック制御として機能します。したがって、系統のメカニカル信号入力(1)は蝸牛基底膜の動きによるものです。制御対象(2)はOHCのメカニカル活動であり、系統の出力(3)は蝸牛増幅器から得られます。センサー(4)は内毛細胞であり、コントローラデバイス(5)は蝸牛の感覚ニューロンの活性化を含み、これが上位オリーブでオリーブ-蝸牛エファレントを活性化します。これらのエファレントの作用はOHCに対して抑制的であり、つまり蝸牛増幅器に対してネガティブフィードバック信号を提供します。

したがって、この背景を考慮して、最初の質問に対する回答は次の通りです:

オリーブ-蝸牛エファレントは基本的にOHC蝸牛増幅器に対して抑制的であるため、ポジティブフィードバックループは存在しません。ここでの主要な神経伝達物質はアセチルコリン(ACh)であり、これにより外毛細胞の抑制が引き起こされます(AChは通常、神経筋接合部で興奮性であることが多いため、これはいくぶん逆説的に思えるかもしれません)。この抑制的なエファレントシステムの主な機能は、蝸牛増幅器を安定化できる古典的なネガティブフィードバック制御システムであるように見えます。これにより、系統を最適な操作範囲に保ち、質問で提起された制御を失ったポジティブフィードバックのシナリオを重要に防ぐことができます。

著者について
Robert V. Harrison、PhD、DSc

Robert V. Harrisonは、トロント大学耳鼻咽喉科・頭頸外科学部門の教授であり、研究の副部長を務めています。また、トロント、カナダのシックキッズ病院の聴覚科学研究室および神経科学およびメンタルヘルスプログラムのディレクターでもあります。

rvh@sickkids.ca

リンク先はCanadian Audiologistというサイトの記事になります。(原文:英語)
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