Lec 21 听觉：耳蜗与毛细胞

MIT 7.29J / 9.09J Cellular and Molecular Neurobiology · Lecture 21 · William Quinn & Troy Littleton

TL;DR

• 耳蜗将声波机械压力波转化为流体行波，沿基底膜从基底向蜗顶空间共振。
• 柯蒂氏器毛细胞顶端静纤毛浸润在富含高钾且具 +80 mV 电位的内淋巴液中。
• 剪切运动拉紧顶端细丝弹簧，机械门控非选择性阳离子通道物理敞开，驱动大量钾离子顺电化学梯度内流去极化。
• 外毛细胞借助马达蛋白 Prestin 产生压电机械运动，提供正反馈能量放大，赋予听觉极高的灵敏度与频率选择性。

1. 驱动问题

• 空气压力波怎样变成听神经可传递的频率信息？

2. 关键概念（最多 5 个）

概念	一句话定义
基底膜	位置不同，对不同频率有不同响应。
内毛细胞	主要把机械位移转为神经信号。
外毛细胞	帮助放大/调谐耳蜗运动。
tip link	连接纤毛并影响机械门控。

3. 证据链

课堂例子一

• 设计/比较：讲义的耳蜗剖面图比较基底端与顶端：高频与低频使不同部位基底膜响应更强。
• 讲义所述结果：耳蜗图把高、低频刺激分别放在基底膜不同位置。
• 推论：频率可由基底膜最大位移位置编码。
• 软肋：图示不是定量位移测量，仍需听神经记录。

课堂例子二

• 设计/比较：比较纤毛偏转方向与通道状态：富 K⁺ 内淋巴环境下，适向偏转开放机械门控通道，毛细胞去极化并改变递质释放。
• 讲义所述结果：纤毛偏转改变机械门控通道与递质释放，持续位移下响应适应。
• 推论：毛细胞把机械位移转为电活动，并动态调节灵敏度。
• 软肋：2005 年课堂尚未确定该通道分子身份，摘要缺动力学数据。

4. 理论之争

解释 A	解释 B	区分证据
频率只由单细胞放电次数编码	基底膜位置和毛细胞动力学共同编码	基底膜位移与听神经记录。

5. 分析层次

• 分子/细胞：受体和转导；回路：感觉投射或脑区循环；行为：辨别、动作与任务表现。推断必须逐层核实。

6. 边界与失败案例

• 毛细胞主要用级差电位，听神经纤维发动作电位；内外毛细胞功能不应混同

7. 联结

• 视觉 II：皮层视觉通路 → 嗅觉与其他感觉。

8. 自测（合上笔记再答）

1. 基底膜的位置怎样编码音频？
2. 纤毛向敏感方向偏转后为何 K⁺ 能促进去极化？

9. 残留疑问

• 耳蜗机械放大如何影响微弱声音的阈值？

10. 参考资料

• MIT OCW：第 21 讲扫描 PDF 资源页。
• MIT OCW：公开笔记目录。