如果您的家用音響系統中的某些揚聲器壞了，調高其音量來彌補也許可能讓它使用更長時間。 事實證明，當耳朵中的毛細胞受損導致聽力損失時，大腦也會做同樣的事情，這可能是發生耳鳴的原因。

感覺毛細胞是耳蝸中的微小結構，它們就像風中的草葉一樣擺動，但在這種情況下，是聲波的壓力讓它們動了起來。 當它們移動時，就會產生電訊號，透過神經纖維傳遞到大腦，處理您聽到的聲音。

但實際上，這些神經中有一小部分的運行方向是相反的，即從大腦到耳蝸。 長期以來，科學家一直對這些反向通道的功能感到困惑，而且很難在人類或動物清醒時研究它們的活動。

在這項新研究中，南加州大學（USC）的科學家使用了有趣的影像工具，來觀察這過程中到底發生了什麼事。 這項技術被稱為光學相干斷層掃描（OCT），它利用光波創建組織的三維影像。 該技術目前用於掃描視網膜，以診斷青光眼等疾病，但研究小組將其應用於耳部。

這項研究的主要作者約翰-奧加萊（John Oghalai）說：”OCT讓我們可以順著耳道，通過鼓膜和骨頭進入​​耳蝸，測量耳蝸的工作情況–非侵入性且無痛苦。令人興奮的是，這讓我們能夠實時研究大腦是如何控制耳蝸的。”

研究人員透過基因工程改造小鼠，使其聽力受損，方法是使小鼠耳朵向大腦傳遞訊號的部分神經失靈。 然後，他們使用OCT 監測耳蝸的活動，發現耳蝸比平常工作得更努力。

利用這項工具，奧加萊和他的團隊發現，健康小鼠的耳蝸活動在短期內不會改變。 但在患有遺傳性聽力損失的小鼠中，耳蝸功能增強了，這表明大腦正在提高耳蝸的靈敏度，以應對長期的聽力損失。

奧加萊說：”隨著人類年齡的增長和毛細胞的死亡，我們開始失去聽力。這些發現表明，大腦可以向剩餘的毛細胞發送信號，基本上是告訴它們調高音量。”

關於從大腦向耳蝸發送信號的神經（稱為”傳出”纖維）的一個主要理論是，它們在短期內控制耳蝸對聲音的反應，類似於我們瞳孔的工作方式。 強光會使瞳孔收縮，而壓力則會使瞳孔放大。 耳蝸是否也有類似的作用？

為了探討耳蝸是否會對短期刺激做出反應，研究人員使用OCT測量了小鼠的耳蝸活動。 同時，他們也透過測量瞳孔大小的變化來追蹤小鼠大腦狀態的變化。 隨著大腦狀態的變化，耳蝸活動保持不變，這表明內耳不會在短期內調節聽力。

接下來，研究人員改變了小鼠的基因，使從內耳向大腦傳遞訊息的神經（”傳入”纖維）失效，從而導致聽力損失。 他們利用OCT 發現，耳蝸正在加班補償。

“隨著年齡的增長和毛細胞的死亡，我們開始失去聽力。”南加州大學維特比工程學院生物醫學工程教授奧加萊說：”這些研究結果表明，大腦可以向剩餘的毛細胞發送信號，告訴它們調高音量。”

下一步的工作是進行臨床試驗，測試阻斷傳出纖維的藥物，這可以降低聽力障礙患者的音量，也可能有助於解決耳鳴問題。

儘管這種機制可能有助於補償聽力損失，但研究小組認為，它可能會產生不必要的副作用：即可能導致耳鳴等病症。 大腦調節耳蝸的音量可能會產生與耳鳴有關的惱人鈴聲，就像在沒有任何音樂播放的情況下將揚聲器音量開得太大時聽到的嘶嘶聲。

從正面的方面來看，研究團隊現在計劃測試可阻斷這些後向神經纖維的藥物，以此作為治療耳鳴和相關疾病（如聽力亢進）的潛在方法。現在，Oghalai 的團隊已經將OCT 用於清醒小鼠的耳蝸成像，他們正在一項由美國國立衛生研究院資助的新研究中為患者測試該工具的版本。

該技術最終可以讓醫療服務提供者根據生理學診斷聽力問題，而不僅僅是聽力檢查的表現，並根據個人需求量身定制治療方案。

“這是邁向工具化的第一步，它能讓我們觀察患者的耳朵，找出問題所在並進行治療，」奧加萊說。

這項研究發表在神經科學期刊。