Nature：人工耳蜗如何改善听力？大脑蓝斑核活性是关键

人工耳蜗（Cochlear implants）是第一个用电子设备替代人类感官的成功例子，人工耳蜗植入可帮助全聋患者恢复听力，其对听力的帮助需要一定的时间才能显现，但对不同人的反应差异很大。有些接受人工耳蜗植入的患者可以在植入物激活后数小时内理解谈话，但许多患者在植入后需要数月甚至数年才能达到最佳的语言感知水平。

由于在人类和动物模型中监测和操纵神经活动的挑战，关于人工耳蜗的这种适应过程的行为特征和潜在的神经生理变化还有许多未解决的问题。

2022年12月22日，纽约大学医学院研究人员在 Nature 期刊发表了题为：Locus coeruleus activity improves cochlear implant performance 的研究论文。

这项研究阐明了使人工耳蜗恢复听力的神经机制——大脑蓝斑核区域的活性提高人工耳蜗植入的性能。这项研究提供了途径，有助于改善这些广泛使用的医疗器械的性能。

人工耳蜗是一种可为耳聋患者提供听力的神经假体设备，尽管人工耳蜗提供了这些好处，但长期使用后恢复听力和感知准确性所需的时间仍然很大。人工耳蜗的使用被认为需要中枢听觉系统的神经可塑性，神经可塑性机制的差异可能有助于使用结果的差异。尽管对人工耳蜗如何激活听觉系统进行了广泛的研究，但对人工耳蜗相关神经可塑性的理解仍然有限。

在这项研究中，研究团队为16只耳聋大鼠定制了人工耳蜗，研究其与听觉恢复有关的脑活动模式。和人类一样，大鼠对植入物的反应差异也很大：在这项研究中，大鼠蓝斑核（Locus coeruleus，简称LC，一个与学习有关的脑干区域）的激活预测了正反应。当同一脑区被光遗传人工激活后，观察到的动物间差异消失了——所有以这一方式刺激的大鼠，在植入后几天内都表现出了对声音的响应。

该图展示了从两个不同角度拍摄的X光片，显示了大鼠和人类耳蜗中的人工耳蜗。人的耳蜗电极有22个通道，大鼠则有8个，两种情况下电极都在耳蜗中转了360度以提供电刺激并恢复听力

蓝斑核中的神经元制造并释放出神经调节物质去甲肾上腺素，随之会影响多个神经网络的结构和功能。这一大脑“重连”是学习的关键特征；当人工耳蜗不成功时，可能是由于蓝斑核没有充分参与，大脑未能重连自身。研究团队认为，帮助这一目标区域参与的策略，可以帮助优化神经植入设备起作用。

论文链接：

https://www.nature.com/s41586-022-05554-8

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