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先进的X射线技术创建的首个内耳3D声频图

辐射成像 X射线成像 同步加速器 3D
发布:2021-02-26 14:45:58    


 
耳膜和听神经在耳蜗中。八度音阶已被赋予不同的颜色。人类可以感知的频率范围是20 Hz(线圈的顶部)到20,000 Hz(线圈的底部)。该图像还显示了圆形窗口,声音进入的椭圆形窗口和面神经。

乌普萨拉大学(University of Uppsala University)的研究人员创建了第一个3D听力神经图谱,显示了捕获各种声音频率的位置。利用所谓的同步加速器X射线成像技术,他们能够追踪细微的神经线和振动的听觉器官(即耳蜗),并精确地找出传入声音的频率是如何分布的。该研究发表在《 科学报告》上。

乌普萨拉大学实验耳科教授Helge Rask-Andersen表示:“这可以使耳蜗植入物对听力受损的患者更加有效。”

声波具有不同的频率-即,它们每秒产生的振动数量根据是高音调(每秒引起更多的振动)还是低音调(导致较少的振动)而变化。频率以赫兹(Hz)为单位,人耳可以感知的频率在20到20,000 Hz之间。

当声波被内耳的耳蜗捕获时,纤维结缔组织和感觉细胞会分离各种频率。高频声音到达耳蜗下部的声敏毛细胞,而低频声音以相应的方式吸收到耳蜗上部。

研究人员现在已经研究了这一过程的细节,几乎一直到细胞水平。为此,他们使用了同步加速器X射线,这是一种先进且功能强大的断层成像形式。由于辐射太强,无法在活人身上使用,因此对死者捐赠的耳朵进行了调查。这项研究使弄清耳蜗神经中各种频率的位置成为可能,并使得能够创建三维声调频率图。

“这种地图可与钢琴媲美,琴键类似于所有类似编码的频率。与拥有88个琴键的钢琴不同,我们有大约3,400个内部听觉毛细胞,它们全部编码不同的频率。毛细胞附着在34毫米长的基底膜上,并通过12,000个外部毛细胞进行调节,因此我们可以听到每个音量级别的声音。这些信息是通过我们听神经中的3万根精确调谐的纤维传递到大脑的,” Helge Rask-Andersen解释说。

人耳道和神经的外观并不完全均匀。因此,研究人员认为,对于由于严重的听觉障碍而插入了人工耳蜗(CI)的人来说,新知识可能非常重要。CI是助听器,其中一个组件放置在耳蜗中,以提供对听神经的直接电刺激,而另一部分则连接到颅骨的外部。准确显示患者耳蜗的外观可使该技术更好地个性化,并以正确的频率刺激每个区域。

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