1月6日，《細(xì)胞報告》發(fā)表上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院教授吳皓、研究員華云峰及德國哥廷根大學(xué)Moser教授團(tuán)隊(duì)合作成果。該研究建立了耳蝸神經(jīng)回路成像的新方法，并提出了耳蝸聽神經(jīng)可以整合多樣的外界聲音信號且受中樞緊密、多樣的調(diào)控，為聽覺領(lǐng)域開辟了新的研究方向。

哺乳動物的耳蝸是其感知外界聲音的關(guān)鍵器官。在耳蝸中，毛細(xì)胞（inner hair cell）可通過頂部的纖毛響應(yīng)由聲音造成的振動，并通過細(xì)胞底部的帶狀突觸（ribbon）將機(jī)械振動轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給聽神經(jīng)（afferent fiber），從而使聲音信息經(jīng)聽覺通路上行至大腦進(jìn)行處理。

“毛細(xì)胞在耳蝸中的具體位置對應(yīng)了其所能感知聲音的頻率，但耳蝸毛細(xì)胞對聲響的神經(jīng)編碼機(jī)制仍有待完善。”論文第一作者華云峰告訴《中國科學(xué)報》，如何精準(zhǔn)的獲取聲強(qiáng)對于噪音背景下的信號提取、言語識別以及通過雙側(cè)耳的聲強(qiáng)差來定位聲源都至關(guān)重要，但已有研究中缺少對耳蝸內(nèi)突觸連接的多樣性以及各類蝸神經(jīng)的支配方式進(jìn)行系統(tǒng)和定量的研究。

研究者通過連續(xù)切片掃描電鏡（serial block-face scanning EM）重構(gòu)了目前最大且具有突觸分辨率的小鼠耳蝸神經(jīng)回路，并首次對一系列關(guān)鍵超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了量化。

該研究示意圖（課題組供圖）

研究者在對聽神經(jīng)按照其所接收的聲音信號來源（即毛細(xì)胞內(nèi)的帶狀突觸）進(jìn)行分類時發(fā)現(xiàn)，在成年小鼠耳蝸中，僅有72%的聽神經(jīng)屬于先前所報道的具有單一的突觸來源，而15%的聽神經(jīng)在單一位點(diǎn)則具有多個帶狀突觸結(jié)構(gòu)，剩下的13%為分叉的聽神經(jīng)連接有2個以上的帶狀突觸，可同時接受來自單個毛細(xì)胞不同位點(diǎn)或相鄰毛細(xì)胞的信號?！斑@一觀察修正了教科書上對耳蝸聽神經(jīng)受單一帶狀突觸支配的描述，表明毛細(xì)胞與聽神經(jīng)的突觸連接（聲強(qiáng)的神經(jīng)編碼方式）可能比我們先前認(rèn)為的更為多樣和復(fù)雜。”華云峰說。

日常生活中，人們可以通過注意力的轉(zhuǎn)移屏蔽聲音的感知，聽神經(jīng)除了接受毛細(xì)胞的信號，還受中樞傳出神經(jīng)的支配，來調(diào)控其活動。在這項(xiàng)研究中，研究者發(fā)現(xiàn)不同聽神經(jīng)上傳出神經(jīng)突觸的數(shù)量具有顯著的差異，且隨著聽神經(jīng)上帶狀突觸增大或數(shù)量增加而增加。這一結(jié)果說明，中樞對耳蝸聽神經(jīng)的調(diào)控具有強(qiáng)度特異性，可選擇性調(diào)控感知不同聲強(qiáng)的聽神經(jīng)，這可能對背景噪音下聲音信號的提取至關(guān)重要。

此外，研究者還在耳蝸中發(fā)現(xiàn)了一類新的突觸連接。一般認(rèn)為來自于內(nèi)側(cè)橄欖核復(fù)合體的傳出神經(jīng)（MOC）特異性支配外毛細(xì)胞（負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)耳蝸聲音放大的增益），而借助于本次電鏡重構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該類神經(jīng)同時支配耳蝸聽神經(jīng)，且對編碼低聲強(qiáng)的聽神經(jīng)具有特異性，這說明具有不同信號來源的聽神經(jīng)受到不同強(qiáng)度和組成的中樞支配。

該研究為中德兩國研究團(tuán)隊(duì)合作成果。在這篇論文研究基礎(chǔ)上，耳蝸神經(jīng)生理功能、調(diào)控機(jī)制以及該系統(tǒng)的建立和可塑性變化將成為該領(lǐng)域和華云峰團(tuán)隊(duì)未來研究的新方向。



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