红外光经毛细胞介导机械位移刺激耳蜗:机制探索与人工耳蜗应用新思

【字体: 时间:2025年04月25日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  目前,人工耳蜗(CI)治疗重度感音神经性耳聋受电流扩散限制。研究人员开展了关于红外光刺激耳蜗的研究,发现红外光经毛细胞检测和放大机械位移刺激耳蜗,且不太可能替代 CI,为耳蜗刺激研究提供新思路。

  人工耳蜗(Cochlear implants,CIs)通过绕过负责听力的非功能性感觉受体 —— 毛细胞(hair cells),直接用电刺激其靶神经元 —— 螺旋神经节神经元(spiral ganglion neurons)来恢复听力。有研究提出,用红外光刺激耳蜗可能比电刺激更有效,因为红外光比电流聚焦更紧密,有望提高频谱分辨率。本研究发现,完整的毛细胞是同步红外耳蜗刺激所必需的。此外,红外光会在耳蜗内产生运动,随后被柯蒂氏器(organ of Corti)放大。虽然红外光提供了一种快速刺激耳蜗毛细胞的方法,但它不太可能成为未来人工耳蜗的合适刺激方式。
人工耳蜗(CIs)是重度感音神经性耳聋的标准治疗手段,然而电流在充满液体的耳蜗腔室中扩散的趋势限制了其技术发展。这一限制影响了单个电极的分辨率以及患者对复杂声音的感知。红外照射(Infrared irradiation)被提议作为电刺激的替代方案,因为它能引发听觉反应,且在空间上受限,理论上有望为失聪者带来更高保真度的听力。不过,关于红外激发的位点是在螺旋神经节神经元还是毛细胞,存在相互矛盾的报道。研究人员综合运用遗传学、药理学、光学和电生理学工具,来确定红外照射的作用位点。红外诱发的耳蜗电位由两个峰值组成:一个由毛细胞驱动(微音器电位,the microphonic),另一个由螺旋神经节神经元驱动(神经反应,the neural response)。阻止毛细胞突触活动的操作会消除神经成分,而阻断毛细胞机械转导的操作则会消除所有反应,这表明红外反应存在机械成分。光学相干断层扫描(Optical coherence tomography,OCT)证实,红外照射会产生一种机械刺激,这种刺激能被毛细胞检测到并放大。由于红外照射不能直接刺激螺旋神经节神经元,所以它不太可能取代电刺激人工耳蜗。

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