喧囂的雜訊如何改變我們的聽覺

現代世界是喧鬧的。不管是在車裡、飛機場還是看電影預告，我們都被聲音轟擊著。即使那些噪音並沒有傷害我們敏感的耳朵，我們的聽覺系統也不斷被激活。這樣有什麼後果呢？

噪音是個問題的原因之一在於與耳鳴有關。耳鳴很常見，影響著10%的人。對某些人而言，可能會嚴重到影響日常生活。

耳鳴的感受似乎源於大腦，而非耳朵。但這個錯誤的活動從何處發端，是否有辦法停下來呢？如果我們能確定其源頭，也許就能找到預防或者治癒的方法。

理解聽覺系統處理喧鬧雜訊的機制具有重要的意義，因為我們日常都會接觸到喧鬧的聲音，有時候甚至接觸得過久。

我是一名研究耳朵進入大腦的第一部位的研究者。我的學生和我都對這些問題很感興趣，早就想知道聽覺系統是如何處理嘈雜環境的。

credit:123RF

突觸

我們認為喧鬧雜訊會耗盡聽覺過程中一個關鍵的組件。這個關鍵組件位於神經細胞間的連接，被稱為突觸。在聆聽的時候，突觸是個關鍵的信息傳遞者，可以將關於聲音的信息從耳朵傳遞到大腦。一個細胞中的電脈衝觸發神經遞質的釋放，引起突觸對面下一個細胞的電信號變化。

但神經遞質需要一點時間才能補充完滿。這意味著如果攜帶耳朵中傳來的信息的大腦細胞過分活躍，神經遞質可能會用光，從而不足以激發大腦中的目標，信號就會丟失。

在信號發生速度快於突觸補足速度時，這個問題尤為明顯。對於聽覺系統中的細胞而言，這真是個大問題，因為他們的活動速度很快，特別是遇到較大的聲音時。

那麼，如果我們的突觸會耗盡神經遞質，我們又是如何在喧鬧環境中聽聲的呢？

適應喧囂

為此，我們將小鼠放在吵鬧的環境中呆一周。噪音的大小就類似於電吹風，足夠驅動聽覺系統，並且不會明顯損害耳朵。

在一周的最後，我們檢查了聽覺神經形成的突觸。突觸從正常情況下的迅速耗盡神經遞質變為了幾乎不會耗盡。

突觸也變得更大了，增加了神經遞質的儲備。這些變化可以保護突觸，不會在活動水平較高時用完神經遞質。的確，我們發現在接觸雜訊後，跨突觸的神經脈衝傳遞成功率大大增加了。

適應活動這個思想十分熟悉，正如鍛煉可以長肌肉。但此前並不知道大腦中的突觸也能感覺到他們的活動。這就引發了大量關於它們如何工作的問題。

當動物仍停留在吵鬧環境中時，這些變化似乎是有利的，但如果回到正常的安靜環境中後會發生什麼呢？我們發現把小鼠轉移到安靜的環境中後，這些突觸會變回常態，但需要花幾個小時或者幾天。

所以，在回到安靜環境中後的短時間內，突觸會準備過度，不會像正常情況下那樣耗盡神經遞質。這就引起了聽覺神經的超活化，表現為在無聲環境中聽到聲音，也就是耳鳴。

我自己的體驗是在經歷了一次長長的飛機或者汽車旅行後，我的耳鳴更嚴重了。一種可能是我的突觸適應了吵鬧的聲音環境，導致在旅程結束後的極度活躍。為了研究多大的噪音會導致耳鳴，我們開始與Micheal Dent及她的實驗室合作，因為她們是小鼠聽力方面的專家。在小鼠身上進行的這些研究也許有助於我們理解人類耳鳴中是否存在未被辨識的風險因素。

適應安靜

這一研究也是我們好奇：如果吵鬧的雜訊會導致突觸變化，減小聲音會怎樣呢？小孩子一般聽到的聲音較小，因為一半的小孩一般都會在頭兩年里經歷耳部感染。耳部感染使得鼓膜後面堆積液體，減少了從耳朵外面傳到內部的聲音。

對某些孩子，聽力較弱會產生長遠的影響，比如難以處理語言。

目前仍不清楚大腦是如何被早年的聽力較弱所改變的，也不知道這是如何引起小孩長大後的處理問題的。

我們已經開始檢查小鼠的耳朵被塞住後，他們的聽覺神經突觸的變化情況。有趣的是，我們發現的情況正好與雜訊下的相反。經過一星期的耳朵被塞，突觸變得更小了，神經遞質的存儲變少，使得相對正常情況下更快被耗盡。

我們認為這些變化是為了提升了效率。當活動很弱時，存儲大量不會被使用的神經遞質是種浪費，因此突觸收縮了。另外，活動弱也意味著在信號的間隙中，突觸有更多的時間重新補滿較少的神經遞質存儲。

在實驗結束耳塞被拿下後，突觸又變回了常態。這似乎是個好消息，但我們無法確定隨著更多實驗的進行，是否會發現還存在某些微小的副作用。另外，多輪雜訊或者耳塞測試也會造成副作用的累積。

這不禁使我想到了自己的家人。我女兒在還小的時候容易患上耳部感染，好像每幾個月我們就要去找兒科醫師，醫生會等到鼓膜後面的液體積累到可見了才會開具抗生素治療感染。這也是可以理解的，因為過度使用抗生素可能會引起耐藥性。

但是這些癥狀發作時，我們未曾真正測試過我女兒的聽力損失以了解聽力損失的程度和持續時間。現在我知道她的聽覺神經突觸很可能正在改變。這些變化中是否有些是永久的呢？我認為她在處理語言方面沒有問題，但我懷疑聽力處理的其他方面。

這一研究使我們重新認識了聽覺神經突觸。這些突觸曾被認為是機器，其工作是依賴於信息。但現在我們知道這個工作並不是那麼簡單。突觸會不斷評估自身的活動，調整自己來優化和節省自己的性能。我們認為這些變化或者其他突觸上的類似變化對於耳鳴和語言處理具有深遠的影響。

本文譯自 conversation，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。Matthew Xu-Friedman(紐約州立大學)

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！