点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:嫌太吵学不进?耳朵不“背锅”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

嫌太吵学不进?耳朵不“背锅”

来源:《中国科学报》2021-01-14 09:58

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  嘈杂环境中,总有人能屏蔽噪声集中注意力努力学习,可偏偏自己就不可以;老师讲课时,一听到“段子”就竖起了耳朵;认真练习英语听力,总是毫无障碍地睡着……大家同样长着一双耳朵,怎么选择听到的声音就那么不同?

  上海交通大学医学院附属第九人民医院教授吴皓、研究员华云峰团队联合德国哥廷根大学的科学家,通过深入解析耳蜗神经回路超微结构,建立耳蜗神经回路成像新方法,对人选择性感知外界声音的原因有了新的解答。研究成果近日发表于《细胞报告》。

  修正教科书

  哺乳动物感知外界声音时,耳蜗是关键器官。耳蜗中的毛细胞就像信号接收器,顶部有纤毛首先感知声音振动,随后通过带状突触将转换信号传递给听神经,上行至大脑进而解析信息。不同位置的毛细胞对应了其所能感知声音的频率,声强大小则由毛细胞上具有不同形态和功能的带状突触分工处理。

  由于过去的研究受分辨率或样品大小的限制,认为听神经普遍受单一带状突触支配,所以科学家据此推测,每根听神经仅接受单个毛细胞提供的固定声强信息,且毛细胞在编码声音过程中保持独立。长期以来,这一结论得到科学界公认,被写进了教科书。

  在这次最新发表的论文中,研究人员得到了足以修正教科书的证据。经过高通量连续切片扫描电子显微镜解析,他们获得了目前最大、最具有突触分辨率的小鼠耳蜗神经回路超微结构。

  “在成年小鼠的耳蜗里,仅有72%的听神经属于先前报道的具有单一突触来源,而15%的听神经在单一位点具有多个带状突触结构,剩下的13%为分叉的听神经,连接有两个以上的带状突触,可同时接受来自单个毛细胞不同位点或相邻毛细胞的信号。”论文第一作者华云峰告诉《中国科学报》。

  这表明,教科书上对耳蜗听神经受单一带状突触支配的描述是不准确的。毛细胞与听神经突触连接的多样性提示,声音的神经编码方式可能比人们先前认为的更为多样和复杂。

  耳朵不“背锅”

  上述结论说明,由毛细胞和听神经构成的“声音编码器”可通过多样的连接方式接收复杂的声音信息,但这一过程仍是被动的,导致对外界声音选择性感知的关键原因到底是什么?

  大脑中听神经除了接受毛细胞的信号外,还受中枢传出神经支配来调控其活动。研究人员据此进一步推测,若自下而上的底层毛细胞和听神经不能决定传输哪些声音给大脑,极有可能是中枢神经系统通过调节听神经的活动,选择性过滤掉一些声音信息,但耳蜗神经回路如何实现这一功能?

  本次研究发现,在不同听神经上,传出神经突触的数量具有显著差异,且听神经上带状突触的体积越大、数量越多,传出神经突触越多,即受到中枢更强的调控。这说明,中枢系统对耳蜗听神经活性的调节具有很强的选择性,可以刚好过滤掉背景噪声或者完全屏蔽“不喜欢”的信息。所以,在嘈杂的背景噪声中你学习不下去,别人却能专心致志,真的不能怪“耳朵”,是“神经”不够强大。

  此外,研究者还在听神经上发现了一类新的突触连接,说明听神经受多个大脑核团控制。一系列新发现表明,大脑并非简单地根据音量调节声音感知,从耳蜗神经回路的构造上完全可以实现复杂的音强信息提取。

  听力治疗新前景

  在我国,职业性和老年性听觉疾病发病率始终居高不下,患有残疾性听力障碍人士已超过7200万。在研究者看来,新发现有望对听力损伤治疗有所帮助。

  目前,包括基因治疗在内的各类听觉疾病临床治疗都仅针对耳蜗毛细胞。研究者指出,恢复毛细胞数量或修复损伤只是听觉重建的第一步,接下来如何重塑耳蜗神经回路并恢复其所有高级功能可能是又一个研究重点。

  在研究者看来,新出炉的耳蜗神经回路结构如同一张蓝图,详细描绘了耳蜗听神经如何整合多样的外界声音信号并受大脑中枢紧密、多样的调控。

  “从整体上解析大脑神经网络构造、全面了解其内部各类突触连接的特征和功能,可能是未来脑科学助力临床治疗的新方向。”华云峰指出。此外,随着人工智能的发展,基于机器学习模仿搭建生物大脑的神经网络结构正在如火如荼进行,包括耳蜗神经回路等一系列功能神经网络的超微结构解析将为机器学习算法改进、硬件系统优化带来新的启发。

  对于该成果的未来,华云峰表示,“解析耳蜗神经回路构造只是第一步,在此基础上揭示其生理功能、调控机制,以及该系统的建立和可塑性变化是我们团队和领域研究的新方向。”(实习生 蒋程 记者 甘晓)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 话剧《永远的“四大队”》在京首演

  • 适老化产品与服务助力银发经济

独家策划

推荐阅读
11月,在山东建筑大学,虽已回到校园,但建筑电气与智能化专业学生王凡的思绪却总回到千里之外的青海金银滩草原。今年夏天,他作为山东赴海北暑期交流实习队伍的一员,在青海海北藏族自治州海晏县应急管理局实习了两个月。
2026-11-06 09:49
11月5日,“雪龙2”号极地科考破冰船在海南三亚南山港科考码头进行停靠补给并举行公众开放日活动。图为“雪龙2”号极地科考破冰船。
2026-11-06 09:48
恒星的亮度并非恒定不变,有的会突然变亮,有的会骤然变暗,变化快的,几分钟内便完成一轮明暗变化。臧伟呈表示,这项巡天的初始科学目标,是用微引力透镜方法搜寻地球到火星质量级别的流浪行星。
2026-11-06 09:47
作者:庄伟光、吴源(分别系广东省政府文史研究馆馆员、省社科院研究员,广东省习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员;农文旅融合,不是农业做背景、文化贴标签、旅游凑项目的简单叠加,而是生产要素的创造性重组。
2026-11-06 09:45
河北邯郸曲周县,昔日“春天白茫茫,夏天水汪汪”的盐碱荒滩,经一代代耕耘者科技赋能、接续改良,已从亩产“一背篓”迈向“绿色吨半粮”的高产田。丰收之外,耕耘者持续探索生态友好耕作模式,改良土壤、养护地力,跳出单一追求高产的思维模式,稳步迈向可持续稳产增收之路。
2026-11-06 09:44
一组膜材料样品刚完成溶剂耐受性测试,教师第一党支部书记李卫星招呼大家把椅子一拢,在实验台旁围坐一圈,开始学习党的二十届五中全会精神。譬如,分离膜是芯片、生物医药领域的关键材料,下一步,我们要抓紧攻关,把国产替代做出来……”  “攻克‘卡脖子’难题,离不开良好的科研风气。
2026-11-06 09:42
此次研究旨在将结构知识融入大规模序列学习,同时保持模型在不同结构与功能任务中的适应性和泛化能力。中国科大生物医学工程学院博士朱河勤为论文第一作者,该校教授周少华和特任研究员熊鹏为该文章共同通讯作者。
2026-11-05 09:18
创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。习近平总书记指出,“着眼发展新质生产力,强化科技创新和产业创新深度融合,建设具有国际竞争力的现代化产业体系”。
2026-11-05 04:25
每年这个时节,乌镇处处都会涌动着创新的生机与活力——由于世界互联网大会乌镇峰会的约定,各方宾客带来最前沿的技术、最先进的成果、最领先的思想,让这里成为世界观察中国数字发展、中国参与全球数字治理的窗口。
2026-11-05 04:25
和前些年一样,有人买家具,有人囤化妆品,但今年有些不同的是,有直播间的评论区里刷出“3、2、1,上Token”,AI软件的会员月卡成了直播间里的抢手货。随着AI覆盖面的扩大,Token消耗量越来越大,不少AI软件已经出现了免费的大模型需要排队的情况,如果没有付费,等待时间就要变长。
2026-11-05 09:17
人类社会到底需不需要通用人工智能(AGI)?这个问题不能只从技术能力的层面回答。人类社会发展从来不是单纯追求“能力越大越好”,而是追求一种能被人类理解、被人类约束、出了错还能纠正的能力。
2026-11-05 04:25
西北戈壁滩上,多方向、多批次自杀式无人机集群低空掠过,高速冲向目标。“我们聚焦制约激光反无装备性能的关键技术,持续多年开展攻关,先后破解光纤拉制、散热控温、精准打击等难题。
2026-11-04 09:55
1.75万辆北斗高精度共享电单车服务超600万人次,“5G+北斗”低空空域监视通信专网填补空白……近期,第五届北斗规模应用国际峰会在湖南株洲举行,一项项北斗应用惊艳亮相。聚力卫星研制、终端制造、场景示范、国际合作,“北斗之城”将迸发出更大能量,成为中部崛起的强劲力量。
2026-11-04 09:49
今年8月,在2026世界机器人大会举办期间,全国首个具身机器人演出“沙盒审批”试点在北京亦庄落地,首形科技(北京)有限公司、北京中科慧灵具身智能科技有限公司、阿卡帕尼(北京)机器人有限公司三家企业获颁《具身机器人演出“沙盒审批”准入证明》。北京经开区已率先落地全国首个数字人营业性演出沙盒试点,如今演出“沙盒审批”已从虚拟数字人延伸至实体机器人。
2026-11-04 09:48
今年“双十一”电商大促,Token(词元)以独立品类在多个电商平台上架,看不见、摸不着的算力服务,变成可以下单的商品。青海西宁市民苏国庆是一名短视频爱好者,为了让视频呈现更好的效果,趁着电商大促,他“囤”了不少Token。
2026-11-04 09:45
“十五五”规划纲要提出,面向生物育种、生产管理、疫病防治等场景加快农业数智化升级。站在“十五五”开局之年,我国数智技术加速赋能千行百业,成为驱动经济发展的创新动力。
2026-11-04 04:20
11月3日8时15分,力箭二号遥二运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,将搭载的千帆极轨21组卫星顺利送入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。
2026-11-03 09:33
2026年5月,国务院印发《加快农业农村现代化“十五五”规划》,对“健全现代农业经营服务体系”进行部署,强调“将先进适用品种、技术、装备引入小农户”“促进小农户和现代农业发展有机衔接”。
2026-11-03 03:55
近日,中共中央、国务院印发《关于发展新质生产力的意见》,对“改造提升传统产业”作出系统部署,并将其作为推动科技创新和产业创新深度融合的重要任务之一。
2026-11-03 03:55
1983年2月,“两弹一星”元勋钱学森给中国科学院院士李正武写了一封信。信件仅200余字,没有客套寒暄,却映照出两位“患难之交”的深厚情谊和默契。
2026-11-03 03:55
加载更多