植入人工耳蝸的人，有的可以在植入后幾小時內(nèi)識別語音，有的則需要幾個月或幾年。圖片來源：Michael Matthey/dpa/Alamy

研究人員發(fā)現(xiàn)，刺激與警覺性相關(guān)的神經(jīng)元有助于植入人工耳蝸的大鼠學會快速識別曲調(diào)。研究結(jié)果表明，大腦中藍斑（LC）區(qū)域的活動可以改善失聰嚙齒動物的聽力。研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)對于理解大腦如何處理聲音非常重要，但這種方法距離幫助人類還有很長的路要走。該研究12月21日發(fā)表于《自然》。

人工耳蝸是在被稱為耳蝸的內(nèi)耳區(qū)域使用電極，該裝置可將聲音轉(zhuǎn)換為刺激聽覺神經(jīng)的電信號，大腦學會處理這些信號，便可理解聽覺世界。

一些植入人工耳蝸的人，在植入設(shè)備后數(shù)小時內(nèi)就學會了識別語音，而還有一些人則需要幾個月或幾年時間?！白匀斯ざ伋霈F(xiàn)以來，這個問題就一直存在，并且沒有任何解決的跡象?！泵绹迳即壞霞又荽髮W的Gerald Loeb說，他幫助開發(fā)了第一代人工耳蝸。

研究人員表示，一個人的年齡、聽力損失的持續(xù)時間以及植入物中處理器和電極的類型并不能解釋這種差異，這意味著大腦可能是差異的來源。“這有點像黑匣子。”馬薩諸塞州波士頓哈佛醫(yī)學院耳鼻喉科醫(yī)生Daniel Polley說，以前的大多數(shù)研究都集中在改進耳蝸設(shè)備和植入程序上。

Polley說，嘗試提高大腦使用該設(shè)備的能力，為改善耳朵和大腦之間的交流開辟一條道路。

為了探索這種關(guān)系，研究小組訓練了16只大鼠對音樂做出反應(yīng)。當聽到特定的曲調(diào)時，動物可以把鼻子伸進盒子里獲得獎勵。當它們聽到其他曲調(diào)時，食物就不會出現(xiàn)，大鼠也學會了不用伸鼻子。

然后，研究人員通過手術(shù)使大鼠變聾，并在大鼠的耳朵里植入了一個裝有8個電極的人工耳蝸，每個電極都編碼一個曲調(diào)。作者重復了這個任務(wù)，只是這一次，當研究人員刺激電極時，動物會聽到與食物獎勵相匹配的曲調(diào)。

作者報告說，15天后，大鼠都學會了區(qū)分提供獎勵和沒有獎勵的曲調(diào)。研究人員注意到，當動物對曲調(diào)做出正確反應(yīng)時，LC神經(jīng)元的活動增加，而當它們隨機亂戳和犯錯時，LC神經(jīng)元的活動減少。

盡管LC不是聽覺系統(tǒng)的一部分，但它為系統(tǒng)提供神經(jīng)遞質(zhì)去甲腎上腺素，從而提高警覺性；LC在認知、學習和記憶及注意力方面也有作用。當LC在整個聽覺系統(tǒng)和大腦的學習及注意力回路中釋放去甲腎上腺素時，就會加速聽覺信號的學習和處理。

在另一項測試中，作者刺激了一組大鼠的LC，另一組大鼠則沒有。沒有受到刺激的大鼠花了9天完成任務(wù)，而LC受到刺激的大鼠只花了3天就學會了。Froemke對LC在幫助動物使用人工耳蝸方面的強大功能感到驚訝。

研究人員警告說，刺激人類的LC可能是危險的。該區(qū)域向許多大腦區(qū)域發(fā)送信號，并調(diào)節(jié)戰(zhàn)斗或逃跑反應(yīng)。澳大利亞墨爾本大學格雷姆·克拉克研究所的耳鼻喉科醫(yī)生Graeme Clark在20世紀70年代開發(fā)了第一個多通道耳蝸植入物，他說，刺激人的LC“會提高血壓和心率，并誘導其他自主反應(yīng)”。

但Clark說，還有其他方法可以讓大腦回路與設(shè)備一起工作，比如在耳蝸層面引入神經(jīng)遞質(zhì)，這要安全得多。

論文合著者、紐約大學醫(yī)學院耳鼻喉科醫(yī)生Robert Froemke說，未來，使用技術(shù)改善聽力感知的工具可能會連接到人工耳蝸，人們可以用它來訓練自己。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/d41586-022-04553-z

來源：《自然》