《Hearing Research》：Bias-Tone Suppression of the Auditory-Nerve Initial-Peak (ANIP) Response Supports the Hypothesis that ANIP is Driven by Cortilymph-Organ-of-Corti-Core Longitudinal Motion
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ANIP是猫耳蜗听觉神经I型纤维对中高声强点击响应的最早半周期峰，其被中橄榄核耳蜗束传入神经抑制，且低频偏置音调通过改变外毛细胞机械电转导（MET）函数斜率抑制ANIP。研究表明ANIP源于耳蜗顶部的特殊运动机制，与传统的行波理论不同，可能涉及皮质淋巴波及耳蜗核心区纵向运动。该研究通过分析不同偏置音调相位对ANIP和低水平声响应的抑制差异，提出MET函数双峰饱和区及运动方向性的新机制。
约翰·J·吉南|许南
伊顿-皮博迪实验室，马萨诸塞州眼耳医院，243查尔斯街，波士顿，MA 02114
摘要
听觉神经初始峰值（ANIP）是猫听觉神经1型纤维对中等到高强度点击声的最早响应，其特征频率（CF）小于3千赫兹。ANIP会受到内侧橄榄耳蜗传出神经刺激的抑制，并且当低频（50赫兹）“偏置”音调使外毛细胞（OHC）的机械电转换（MET）功能进入低斜率、饱和区域时会被抑制。这些特性表明ANIP的产生与OHC的运动有关。出乎意料的是，偏置音调的相位产生的抑制作用（主要抑制相位，msp）与低强度点击声或音调响应的情况相反。我们提供了数据来证明这一差异，并提出了其起源的假设：响应需要多个周期来建立其增益设定，从而调整局部MET功能的斜率；而msp则会使MET的工作点准静态地偏向饱和边缘。相比之下，高强度点击声的第一个半周期响应只需要外毛细胞纤毛朝一个方向偏转，这使得OHC-MET能够跨越MET功能的高斜率、高增益区域。达到标准抑制所需的偏置音调强度对于ANIP来说比低强度点击声更高，这表明ANIP的抑制发生在基底膜（BM）硬度较高的位置。我们假设ANIP是由耳蜗液和外毛细胞核心组织的顶端方向横向运动驱动的，即与行波机制不同。点击声响应的增强和减弱也表明行波并不是简单的、单一的波动。
引言
耳蜗的低频区域对言语处理非常重要，但其在机械-神经层面的工作原理尚不明确。虽然有一些关于耳蜗低频区域内部运动的数据，但这些数据还不足以全面了解该区域的工作机制。关于耳蜗低频区域最详细的数据来自听觉神经（AN）的记录。这些数据的一个重要特点是它们通常是在时间域中测量的，而最近的测量大多是在频率域中进行的。在这里，我们研究了一个了解较少的AN响应现象：听觉神经初始峰值（ANIP）响应（见图1，另见Guinan等人2005年的研究及Guinan 2025年的图2）。ANIP是中等到高强度点击声作用下AN纤维的最早响应峰值，其特征频率小于3千赫兹（Guinan等人2005年）。ANIP具有某些不遵循经典耳蜗力学理论的独特特性。理解ANIP特性的产生机制将有助于深入理解耳蜗低频区域的功能。
与基底膜（BM）点击声响应的第一个峰值不同，ANIP响应会受到内侧橄榄耳蜗（MOC）传出神经刺激的强烈抑制（Guinan等人2005年；Guinan和Cooper 2008年）。MOC纤维与外毛细胞（OHC）形成突触连接，因此强烈的MOC抑制表明ANIP响应是由OHC的运动产生的。BM第一个峰值运动的缺乏抑制可能意味着驱动IHC纤毛运动并产生ANIP响应的运动并未影响BM的第一个峰值。产生ANIP响应的运动在某种程度上不同于驱动BM运动放大的运动。ANIP响应是在耳蜗顶端低频区域测量的，而MOC对BM运动的抑制则是在高频基底区域测量的（Guinan等人2005年；Guinan和Cooper 2008年），这种差异可能是由于顶端与基底机制的不同，以及/或其他因素造成的。
耳蜗对低强度耳蜗器官运动（例如BM运动）的放大作用是由于OHC的运动，而这种运动受到通过OHC纤毛的电流控制（Robles和Ruggero 2001年；Guinan等人2012年）。OHC纤毛的电流由OHC纤毛的电导率与纤毛角度决定（例如Geisler等人1990年；Cai和Geisler 1996a, b），即由OHC的机械电转换（MET）功能决定（Fettiplace和Kim 2014年）。对于低强度声音，OHC纤毛的偏转仅覆盖MET功能上的一个小范围。由于偏转幅度较小，MET功能在这个“工作点”附近的局部斜率决定了给定纤毛角度变化时纤毛电流变化的幅度。对于相同的角度变化，更大的MET斜率会导致更大的OHC电流和OHC长度变化，即更大的“增益”。
通过添加一个低频“偏置”音调可以改变设定OHC MET功能小运动斜率的工作点。低频偏置音调会缓慢偏转OHC纤毛，从而准静态地改变OHC MET的工作点。这会在高频下导致OHC MET工作点进入低斜率、饱和区域，从而周期性降低高频低幅度响应的增益。达到标准抑制所需的偏置音调强度对于ANIP来说比低强度点击声更高，这表明ANIP的抑制发生在BM硬度较高的基底区域。我们假设ANIP是由耳蜗液和外毛细胞核心组织的顶端方向横向运动驱动的，即与行波机制不同。点击声响应的增强和减弱也表明行波并不是简单的、单一的波动。
方法概述与原理
通过同时呈现偏置音调（BT）和特征频率（CF）音调或点击序列，测量偏置音调引起的AN纤维抑制，并确定偏置音调周期不同阶段的单纤维尖峰响应。在足够高的声音强度下，偏置音调本身会激发AN纤维并/或导致尖峰同步，这可能会掩盖任何偏置音调引起的抑制效应。为了避免这种情况，我们制定了一个单独的“排除标准”来识别偏置音调的影响。
偏置音调水平函数
图3 A和B展示了本研究中典型的听觉神经纤维在不同偏置音调水平下的响应周期图，分别对应于仅使用偏置音调和同时使用偏置音调和特征频率音调的情况。随着偏置音调强度的增加，在最低水平下它对放电模式的影响很小，并在110分贝声压级（SPL）时达到同步阈值。对于这种纤维，单独使用偏置音调并没有显著增加整体放电率（见图3 C，带+号的线条）。
仅使用偏置音调时的效果
ANIP和低强度响应在相反的偏置音调相位下被抑制，这表明它们的起源不同
图6提供了强有力的证据，表明ANIP和ANSP响应的主要抑制相位与对低强度音调和点击声的AN响应的主要抑制相位相反（即大约相差180度）。首先考虑ANIP；ANSP将在后面讨论。对低强度音调和点击声的AN响应（特征频率小于10千赫兹）的主要抑制相位大致相同（见图6 A，圆圈和+号）。这种抑制相位行为与耳蜗放大器增益的理论一致。
结论
ANIP与低强度点击声响应在低频区域的相反主要抑制相位表明：（1）低强度响应是由OHC纤毛的周期性小幅度偏转引起的，这种偏转依赖于局部MET功能的斜率；（2）ANIP响应是由远离最近MET饱和边缘的大幅度OHC纤毛偏转引起的。这一假设，结合上述各种证据，支持了以下观点：
CRediT作者贡献声明
约翰·J·吉南（John J. Guinan Jr.）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、软件开发、方法论设计、概念框架构建。许南（Hui Nam）：撰写 – 审稿与编辑、软件开发、方法论设计、实验设计、数据分析。
