《Brain Research Bulletin》：Excitation–inhibition imbalance in the auditory cortex causes sound recognition impairment in noisy environment in hidden hearing loss mice
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隱藏性聽力損失（HHL）患者在嘈雜環境中言語識別受損機制不明。研究人員建立 HHL 小鼠模型，探究其聽覺皮層興奮 - 抑制狀態及對聲音識別的影響。結果發現 HHL 小鼠聽覺皮層興奮 - 抑制失衡，糾正失衡可改善聲音識別，為預防和康復提供靶點。
在生活中，你是否曾有過這樣的困擾：在安靜環境下聽力正常，可一旦身處嘈雜之地，就很難聽清別人說話？其實，這可能是一種名為隱藏性聽力損失（Hidden Hearing Loss，HHL）的病癥在作祟。HHL 主要表現為在嘈雜環境中言語識別能力下降，而聽力閾值卻處于正常范圍。據臨床研究，近 20% 的聽力障礙患者存在這種情況。然而，其發病機制卻一直是個謎。目前，對于 HHL 的研究主要集中在周邊耳蝸損傷，比如帶狀突觸丟失或聽神經纖維脫髓鞘，但這些因素與嘈雜環境中言語識別障礙之間的因果關系并未得到證實。而且，受醫學倫理限制，也缺乏確鑿的臨床證據表明患有言語識別障礙的人存在耳蝸帶狀突觸損傷。
為了揭開 HHL 的神秘面紗，探尋嘈雜環境中言語識別障礙的真正原因，空軍軍醫大學的研究人員展開了一項極具意義的研究。他們另辟蹊徑，從聽覺中樞神經系統神經可塑性變化的角度出發，試圖找到新的突破點。研究結果表明，HHL 小鼠在嘈雜環境中存在聲音識別障礙，而其聽覺皮層的興奮 - 抑制失衡很可能是導致這一障礙的直接原因。這一發現為早期預防噪聲性聽力損失和言語認知康復提供了潛在的干預靶點，對該領域的研究和臨床治療具有重要的指導意義。該研究成果發表在《Brain Research Bulletin》上。
在研究過程中，研究人員主要運用了以下幾種關鍵技術方法：首先，建立 HHL 小鼠模型，通過讓小鼠暴露在 110 分貝的直升機噪聲環境中 2 小時來誘導 HHL；其次，采用聽覺腦干反應（ABR）測試評估小鼠的聽力閾值；然后，利用免疫熒光技術觀察聽覺皮層中神經元的激活情況以及相關蛋白的表達；最后，設計聲音識別 - 回避決策（SRAD）行為測試來評估小鼠的聲音識別能力 。
下面來看具體的研究結果：
- 暴露于 110 dB 噪聲 2 小時導致小鼠隱藏性聽力損失：研究人員用 110 dB - 2 h 直升機噪聲誘導 C57BL/6J 小鼠產生 HHL。結果顯示，噪聲暴露 1 天后，HHL 組小鼠點擊聲聽閾升高，14 天后恢復正常；但 ABR 波 Ⅰ 幅值降低，且 14 天后仍未恢復。同時，HHL 小鼠耳蝸基底膜中、基底轉的 CtBP2 puncta 數量減少，不過內外毛細胞并未丟失。這表明 110 dB、2 h 的噪聲暴露可導致小鼠出現 HHL 相關的典型變化。
- HHL 小鼠在嘈雜環境而非安靜環境中存在聲音識別障礙：為驗證 HHL 小鼠在嘈雜環境中的聲音識別能力，研究人員設計了 SRAD 穿梭箱實驗。結果發現，正常小鼠在訓練 7 天后，回避決策準確率超 70% 且保持穩定。在評估嘈雜環境聲音識別能力時，正常小鼠能在信噪比（SNR）為 - 5 dB（背景噪聲強度 80 dB）時正確識別聲音，而 HHL 小鼠在安靜環境下雖能正確識別，但在低強度背景噪聲（如 SNR = +10 dB，背景噪聲強度 65 dB）下，識別準確率就會下降，且這種障礙在噪聲暴露 7 天和 14 天后依然存在。此外，研究還排除了噪聲暴露對小鼠行為意愿的影響。
- HHL 小鼠聽覺皮層中 CaMKII+神經元過度激活：為觀察 HHL 小鼠聽覺皮層神經元的激活情況，研究人員對有無 80 dB - 2 h 聲音刺激的小鼠聽覺皮層進行 cFos+細胞計數。結果發現，與對照組相比，HHL 小鼠聽覺皮層中 cFos+細胞數量顯著增加，主要分布在 L2 - 3 和 L5 - 6 層。進一步通過 cFos 與 CaMKⅡ 共染色發現，HHL 小鼠聽覺皮層 L2 - 3 層中，興奮性神經元（CaMKII 陽性）在所有激活神經元（cFos 陽性）中的比例增加，且所有 CaMKII+興奮性神經元中 cFos+神經元的比例也顯著增加；在 L5 - 6 層，雖興奮性神經元比例未增加，但 cFos+神經元在 CaMKII+神經元中的比例增加。這表明 HHL 小鼠聽覺皮層中的興奮性神經元過度激活。
- 在聲音刺激下，HHL 小鼠聽覺皮層中 VGluT1 和 GAD67 呈失衡性上調：研究人員以 VGluT1 和谷氨酸脫羧酶 67（GAD67）作為興奮性和抑制性神經遞質的指標，觀察 HHL 小鼠聽覺皮層中神經遞質的變化。通過蛋白質免疫印跡實驗發現，HHL 小鼠聽覺皮層中這三種蛋白（CaMKⅡ、VGluT1、GAD67）的表達均上調。進一步在安靜和聲音刺激條件下分別計數 c - Fos+細胞中的 VGluT1 和 GAD67 puncta，結果顯示，在安靜條件下，HHL 小鼠聽覺皮層 L2 - 3、L5、L6 層中 GAD67 puncta 的增加幅度大于 VGluT1；而在 80 dB SPL 聲音刺激 2 h 后，VGluT1 puncta 的增加幅度大于 GAD67。這表明 HHL 小鼠聽覺皮層中存在興奮 - 抑制失衡。
- AMPA 谷氨酸受體拮抗劑（NBQX）改善 HHL 小鼠在嘈雜環境中的聲音識別能力：為驗證聽覺皮層興奮 - 抑制失衡是否直接導致 HHL 小鼠在嘈雜環境中的聲音識別障礙，研究人員用 AMPA 谷氨酸受體拮抗劑 NBQX 處理小鼠 3 天，然后進行 SRAD 行為測試。結果發現，NBQX 處理對正常小鼠聲音識別能力無不良影響；在不同背景噪聲強度下，HHL 小鼠回避決策準確率低于對照組，而 HHL + NBQX 組小鼠的準確率顯著提高，不過仍未恢復到正常水平。這表明 NBQX 能有效改善 HHL 小鼠在嘈雜環境中的聲音識別能力。
- NBQX 處理降低 HHL 小鼠聽覺皮層中 cFos 的表達，但對耳蝸帶狀突觸的損失無改善作用：研究人員通過 cFos 免疫熒光觀察 NBQX 處理對 HHL 小鼠聽覺皮層神經激活狀態的影響，結果顯示，與 HHL 組相比，HHL + NBQX 組小鼠聽覺皮層 L2 - 3 和 L5 - 6 層中 cFos+細胞數量顯著減少，且與 CON + NBQX 組相比無顯著差異。同時，通過計數 CtBP2 puncta 來觀察 NBQX 對耳蝸帶狀突觸的影響，發現 HHL 組和 HHL + NBQX 組之間無統計學差異。這表明 NBQX 可降低 HHL 小鼠聽覺皮層中 cFos 的表達，但不能改善耳蝸帶狀突觸的損傷。
綜合研究結果和討論部分，這項研究意義重大。一方面，它通過 SRAD 行為測試明確了 HHL 小鼠在嘈雜環境中存在聲音識別障礙，為該病癥的研究提供了更有力的行為學證據；另一方面，首次揭示了 HHL 小鼠聽覺皮層的興奮 - 抑制失衡可能是導致聲音識別障礙的直接原因，這為理解 HHL 的發病機制提供了新的視角。此外，研究還發現 AMPA 受體拮抗劑 NBQX 能改善 HHL 小鼠在嘈雜環境中的聲音識別能力，盡管不能完全恢復正常，但這依然為臨床治療提供了潛在的干預方向。不過，研究也存在一定局限性，比如未對 HHL 小鼠聽覺皮層中其他類型谷氨酸受體的變化進行驗證，且 NBQX 的全身給藥方式使得其在其他聽覺中樞的作用有待進一步研究。但總體而言，該研究為早期預防噪聲性聽力損失和言語認知康復開辟了新的道路，有望推動相關領域的進一步發展。
