俄亥俄大学获得美国国立卫生研究院资助，研究听力损失机制

俄亥俄大学艺术与科学学院的米切尔·戴教授获得了美国国立卫生研究院（NIH） 453,000美元的巨额资助，用于探索听力损失背后的神经生物学机制及其对声音定位的影响。这项创新的研究旨在阐明听力障碍如何影响听觉感知，特别是在复杂的环境中。

这个项目的重点是了解导致声音定位困难的神经机制，而声音定位是日常生活中必不可少的技能。这也将使研究人员能够准确定位大脑中听觉信息问题产生的位置。

戴说：“当人们失去听力时，他们通常依靠助听器，助听器可以放大声音，但不能解决内耳和大脑听觉处理区域的变化。”“很多时候，戴助听器的人可以听到所有的声音，比如在一个拥挤的餐馆里，然而，问题在于很难根据声音的来源来区分声音。我们的研究旨在调查这些变化及其对声音感知的影响。”

戴继续解释说，听力正常的人可以精确地定位声音来自哪里的具体位置，而听力受损的人很难精确定位特定声音的确切位置。

听力损失是一个紧迫的问题，尤其是在老年人中。根据世界卫生组织的数据，到2050年，超过7亿人（每10人中就有1人）将经历致残性听力损失。为了帮助减轻听力损失的影响，这项NIH拨款将资助一项为期三年的研究，该研究利用动物模型来研究听力损伤如何改变大脑中的听觉处理。

“目前，我们不知道为什么人们会有这种听力损失。所以作为一名神经科学家，我正在用动物模型来研究这个问题，这样我们就可以看到与人类大脑相似的神经功能。”“我们之所以使用兔子，是因为它们是哺乳动物，所以它们的听觉回路与人类相似，而且它们的频率范围也与人类大致重合。”

这项研究特别针对下丘，这是中脑中处理声音定位信息的关键区域。通过在兔子大脑的这个区域植入微电极，研究人员可以在兔子听不同位置的声音时记录下单个神经元的活动。这将有助于确定听力损伤如何影响大脑对声源位置进行编码的能力。

根据戴的说法，神经元通过发送被称为动作电位的简短而大的电脉冲进行交流。所有的感觉信息都以这些动作电位放电的速率编码。

戴解释说：“我们可以通过记录下丘神经元的信息，并测量其对声源的反应频率，来确定神经元是否对声源的位置信息进行编码。”“如果我们将声源移动到不同的位置，观察到放电速率的变化，这表明神经元对声源位置很敏感，这意味着放电速率编码了这些信息。”

在听力正常的动物中，单个神经元的放电频率受到声源位置的强烈调节。例如，如果声音从右边发出，然后移动到中间和左边，神经元的放电频率就会相应改变，有时甚至会下降到零。这表明神经元的反应受到声源位置的影响。然而，在听力受损的动物中，它们的大脑编码声音位置的方式可能会改变。例如，同一个神经元最初可能对右侧的声源做出反应，但随着声音移动到其他位置，它的放电速率几乎不会改变。这表明神经元不再有效地编码有关声源位置的信息。

除了Day的工作，这项研究还得到了来自生物科学系的Soichi Tanda和来自传统骨科医学院生物医学科学的Mark Berryman的共同研究人员的支持。他们将专注于检查耳蜗组织，以评估噪音暴露对毛细胞造成的任何损害，为听力损失的解剖学方面提供有价值的见解。Berryman将使用Heritage College of Osteopathic Medicine Microscopy Core的共聚焦显微镜，找到对正常听力至关重要的特定细胞和亚细胞结构的详细可视化，以及与听力损失相关的病理方面。

贝里曼解释说：“了解暴露在急性或慢性噪音下是如何对内耳造成物理损伤的，以及大脑对声音信号的处理是如何受损的，将提高人们对噪音相关听力损失的长期后果的认识，并找到防止对我们重要的特殊感官之一造成永久性损伤的方法。”

研究生奥利维亚·巴恩斯（Olivia Barnes）通过研究噪音引起的听力损失对下丘的影响，也为该项目做出了贡献。研究小组的目标是将本科生纳入该项目，作为NIH拨款更广泛目标的一部分，促进生物医学研究的教育机会。

虽然该研究具有基础科学重点，但其含义具有临床相关性。通过识别与听力损失相关的特定神经变化，该团队希望为开发更好的干预和治疗铺平道路。

“这仅仅是个开始，”戴说。“一旦我们能够确定声音定位缺陷的神经基础，我们就可以探索这些变化发生的原因以及我们如何解决它们。”我们正在进行必要的基础研究，以最终找到解决方案。”

该基金于9月正式获得资助，尽管前期工作开始得较早，但该团队渴望在未来几个月和几年内收集数据并扩大他们的研究工作。

贝里曼补充说：“听力损失对所有人、所有年龄段的人来说都是与个人、社会和经济最相关的问题之一，它以许多不同的形式和严重程度表现出来。”“虽然有许多已知的听力损失原因，包括遗传因素，使用某些抗生素治疗儿童耳部感染，暴露于嘈杂的环境噪音，化疗，衰老等，但潜在的因果关系才刚刚开始被理解。”