如果您的家用音响系统中的某些扬声器坏了，调高其音量来弥补也许可能让它用更长时间。 事实证明，当耳朵中的毛细胞受损导致听力损失时，大脑也会做同样的事情，这可能就是发生耳鸣的原因。
感觉毛细胞是耳蜗中的微小结构，它们就像风中的草叶一样摆动，但在这种情况下，是声波的压力让它们动了起来。 当它们运动时，就会产生电信号，通过神经纤维传输到大脑，处理您听到的声音。
但实际上，这些神经中有一小部分的运行方向是相反的，即从大脑到耳蜗。 长期以来，科学家们一直对这些反向通道的功能感到困惑，而且很难在人或动物清醒时研究它们的活动。
在这项新研究中，南加州大学（USC）的科学家们使用了一种有趣的成像工具，来观察这一过程中到底发生了什么。 这项技术被称为光学相干断层扫描（OCT），它利用光波创建组织的三维图像。 该技术目前用于扫描视网膜，以诊断青光眼等疾病，但研究小组将其应用于耳部。
这项研究的主要作者约翰-奥加莱（John Oghalai）说："OCT让我们可以顺着耳道，通过鼓膜和骨头进入耳蜗，测量耳蜗的工作情况--非侵入性且无痛苦。令人兴奋的是，这让我们能够实时研究大脑是如何控制耳蜗的。"
研究人员通过基因工程改造小鼠，使其听力受损，方法是使小鼠耳朵向大脑传递信号的部分神经失灵。 然后，他们使用 OCT 监测耳蜗的活动，发现耳蜗比平时工作得更努力。
利用这一工具，奥加莱和他的团队发现，健康小鼠的耳蜗活动在短期内不会发生变化。 但是在患有遗传性听力损失的小鼠中，耳蜗功能增强了，这表明大脑正在提高耳蜗的灵敏度，以应对长期的听力损失。
奥加莱说："随着人类年龄的增长和毛细胞的死亡，我们开始失去听力。这些发现表明，大脑可以向剩余的毛细胞发送信号，基本上是告诉它们调高音量。"
关于从大脑向耳蜗发送信号的神经（称为 "传出 "纤维）的一个主要理论是，它们在短期内控制耳蜗对声音的反应，类似于我们瞳孔的工作方式。 强光会使瞳孔收缩，而压力则会使瞳孔放大。 耳蜗是否也有类似的作用？
为了探索耳蜗是否会对短期刺激做出反应，研究人员使用OCT测量了小鼠的耳蜗活动。 与此同时，他们还通过测量瞳孔大小的变化来跟踪小鼠大脑状态的变化。 随着大脑状态的变化，耳蜗活动保持不变，这表明内耳不会在短期内调节听力。
接下来，研究人员改变了小鼠的基因，使从内耳向大脑传递信息的神经（"传入 "纤维）失效，从而导致听力损失。 他们利用 OCT 发现，耳蜗正在加班加点地进行补偿。
"随着年龄的增长和毛细胞的死亡，我们开始失去听力。 "南加州大学维特比工程学院生物医学工程教授奥加莱说："这些研究结果表明，大脑可以向剩余的毛细胞发送信号，告诉它们调高音量。"
下一步的工作是进行临床试验，测试阻断传出纤维的药物，这可以降低听力障碍患者的音量，也可能有助于解决耳鸣问题。
尽管这种机制可能有助于补偿听力损失，但研究小组认为，它可能会产生不必要的副作用：即可能导致耳鸣等病症。 大脑调节耳蜗的音量可能会产生与耳鸣有关的恼人铃声，就像在没有任何音乐播放的情况下将扬声器音量开得太大时听到的嘶嘶声。
从积极的方面看，研究小组现在计划测试可阻断这些后向神经纤维的药物，以此作为治疗耳鸣和相关疾病（如听力亢进）的潜在方法。现在，Oghalai 的团队已经将 OCT 用于清醒小鼠的耳蜗成像，他们正在一项由美国国立卫生研究院资助的新研究中为患者测试该工具的版本。
该技术最终可以让医疗服务提供者根据生理学诊断听力问题，而不仅仅是听力检查的表现，并根据个人需求量身定制治疗方案。
"这是迈向工具化的第一步，它能让我们观察患者的耳朵，找出问题所在并进行治疗，"奥加莱说。
这项研究发表在神经科学杂志上。