一项新的研究表明，大脑可能通过向耳蜗发送信号来调节耳朵对声音的敏感度，并补偿听力损失。利用先进的成像技术，研究人员观察了清醒小鼠的实时耳蜗活动，揭示了大脑如何补偿听力损失。
来自南加州大学Keck医学院的研究人员与德克萨斯州休斯顿贝勒医学院合作，使用了一种尖端的成像工具来研究小鼠内耳，这一发现可能有助于治疗听力障碍。
最近发表在《神经科学杂志》上的一项研究表明，大脑可能通过向耳蜗（内耳中的一个结构）发送信号来帮助调节耳朵对声音的敏感度，并补偿听力损失。这一发现可能为治疗诸如听觉过敏（日常声音变得难以忍受）和耳鸣（在没有外部声源的情况下出现耳鸣、嗡嗡声或其他幻听）等难治性听力障碍铺平道路。
这项研究之所以成为可能，是因为一种开创性的成像工具，使研究人员首次能够在清醒动物中捕捉到耳蜗的实时图像。
耳蜗使用感觉毛细胞检测空气中的声波，然后将其转换为大脑可以处理的电信号。大多数耳蜗神经将信息从耳蜗传递到大脑，但大约5%的神经纤维将信号反向传递：从大脑传到耳蜗。由于研究人员难以测量清醒的人或动物的耳蜗活动，这些纤维的确切作用一直是个谜。
为了改变这一点，南加州大学Keck医学院的研究人员与德克萨斯州休斯顿贝勒医学院合作，开发了一种新的方法来观察内耳的活动，他们改进了一种广泛用于眼科诊所扫描视网膜以检测青光眼和黄斑变性等疾病的成像技术——光学相干断层扫描（OCT）。OCT使用光波扫描组织并创建3D图像，类似于超声波使用声波创建图像的方式。利用这种方法，研究人员捕捉到了耳蜗活动的实时图像。
“OCT让我们能够沿着耳道看进去，穿过鼓膜和骨头进入耳蜗，并测量其工作情况——非侵入性和无痛。”John Oghalai博士说，他是南加州大学Keck医学院耳鼻喉科-头颈外科教授兼主席，同时也是Leon J. Tiber和David S. Alpert医学讲席教授。“令人兴奋的是，这让我们能够实时研究大脑是如何控制耳蜗的。”
使用这种工具，Oghalai和他的团队（包括Oghalai实验室的研究助理Patricia Quiñones、南加州大学Keck医学院耳鼻喉科-头颈外科教授Brian E. Applegate以及贝勒医学院助理教授Matthew J. McGinley）发现，在健康的啮齿动物中，耳蜗活动在短期内不会发生变化。但在有遗传性听力损失的小鼠中，耳蜗功能增强，表明大脑正在提高耳蜗的敏感度作为对长期听力损失的反应。
测量耳蜗功能
关于从大脑向耳蜗发送信号的神经（称为“传出”纤维）的一个主要理论是，它们在短期内控制耳蜗对声音的反应，类似于我们瞳孔的工作方式。强光会使瞳孔收缩，而压力则使其扩张。耳蜗是否也以类似的方式工作？
为了探索耳蜗是否对短期刺激做出反应，研究人员使用OCT测量了小鼠的耳蜗活动。同时，他们通过测量瞳孔大小的变化来追踪小鼠不断变化的大脑状态。当大脑状态发生变化时，耳蜗活动保持不变，这表明内耳并不在短期内调节听力。
接下来，研究人员通过基因改造小鼠，使携带信息从内耳到大脑的神经（“传入”纤维）失能，从而导致听力损失。使用OCT，他们发现耳蜗正在加班加点地进行补偿。
“随着人类年龄的增长，我们的毛细胞开始死亡，我们开始失去听力。这些发现表明，大脑可以向剩余的毛细胞发送信号，基本上告诉它们‘调高音量’。”Oghalai说，他也是南加州大学Viterbi工程学院生物医学工程教授。
下一步是进行临床试验，测试阻断传出纤维的药物，这可能会降低听觉过敏患者的音量，并可能也有助于解决耳鸣问题。
改善诊断
OCT还为改善听力障碍的诊断和治疗提供了希望。现在，Oghalai的团队已经将OCT适应于清醒小鼠的耳蜗成像，他们正在一项新的NIH资助的研究中测试该工具的患者版本。
这项技术最终可能允许医生根据生理状况而不是仅凭听力测试的表现来诊断听力问题，并根据个人需求定制治疗方案。
“这是迈向一种工具的第一步，它让我们能够查看患者的耳朵，找出问题所在并进行治疗。”Oghalai说。
参考文献：“内侧橄榄耳蜗传出通路在听力损失后增强耳蜗放大”由Patricia M. Quiñones、Michelle Pei、Hemant Srivastava、Ariadna Cobo-Cuan、Marcela A. Morán、Bong Jik Kim、Clayton B. Walker、Michael J. Serafino、Frank Macias-Escriva、Juemei Wang、James B. Dewey、Brian E. Applegate、Matthew J. McGinley和John S. Oghalai撰写，2025年2月20日，《神经科学杂志》。DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2103-24.2025
这项工作得到了美国国立耳聋及其他沟通障碍研究所 [R01 DC014450, R01 DC013774, R01 DC017741, R25 DC019700, R21 DC019209, R01 DC017797]、美国国立生物医学成像与生物工程研究所 [R01 EB027113] 和南加州大学Keck医学院Deana’s Research Scholar Program的支持。
披露：John Oghalai和Brian Applegate是AO Technologies的创始人，目标是将内耳成像技术转化为临床用途。
(全文结束)
