Cell Research：上海交大吳皓團隊利用空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，闡明聽覺腦機接口關(guān)鍵靶點

編輯丨王多魚

排版丨水成文

耳聾是全球最常見的感官障礙，可導致語言交流和認知功能障礙。對于重度耳聾患者，通過人工耳蝸刺激聽神經(jīng)是目前主要的聽覺重建方案。然而，人工耳蝸的效果仍然不理想，并且有一部分重度耳聾患者因內(nèi)耳或聽神經(jīng)發(fā)育畸形或損傷而無法接受人工耳蝸植入。

腦機接口（BCI）技術(shù)的發(fā)展使得中樞聽覺重建成為這部分耳聾患者的唯一希望，臨床上通過靶向腦干耳蝸核的人工聽覺腦干植入（auditory brainstem implantation，ABI）恢復有意義的聽覺已經(jīng)獲得成功，但這些患者術(shù)后言語感知能力仍然有限，其重要原因是腦干耳蝸核的聲音編碼機制與耳蝸完全不同。耳蝸內(nèi)編碼聲音的毛細胞和螺旋神經(jīng)元呈非常規(guī)則的線性排列，通過位置編碼和強度編碼解碼聲音并將聲音信號轉(zhuǎn)換成神經(jīng)電信號；耳蝸核是聲音信號傳導進入中樞的第一站，在這個立體結(jié)構(gòu)中，神經(jīng)元呈復雜的三維空間分布和網(wǎng)絡鏈接。因此，如何深刻理解耳蝸核的聲音處理機制并闡明電極刺激的關(guān)鍵靶點，成為提升聽覺腦機接口臨床效果的關(guān)鍵科學挑戰(zhàn)。

2026 年 4 月，上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院吳皓教授團隊（劉輝輝醫(yī)生、廖上峰博士、李曉葦博士、宋歷研究員為論文共同第一作者）在Cell Research期刊發(fā)表了題為：Cochlear nucleus spatial transcriptomes of normal and hearing-loss mice revealed critical role of Spp1 expression in bushy cells 的研究論文。

該研究首次構(gòu)建了單細胞分辨率的耳蝸核空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，系統(tǒng)解析了其細胞組成及基因表達調(diào)控網(wǎng)絡，首次解析了耳蝸核中感受聲音的關(guān)鍵神經(jīng)元類型及其空間分布，對理解聽覺信息在耳蝸核中的編碼機制提供了關(guān)鍵依據(jù)，為聽覺腦機接口提供了關(guān)鍵靶點。

耳蝸核作為聽覺中樞的第一級神經(jīng)核團，包含數(shù)十種功能各異的神經(jīng)元，負責對聲音信號進行初步處理與編碼，并傳遞至聽覺皮層形成聽覺，也是聽覺腦機接口的重要位點與刺激靶點。但這些神經(jīng)元如何在復雜聲音信號處理中協(xié)同工作及其分子基礎(chǔ)仍未闡明，也無法對耳蝸核進行高分辨率的編碼刺激。

該研究通過整合 Stereo-seq、snRNA-seq 和 snATAC-seq 等技術(shù)，首次構(gòu)建了耳蝸核單細胞分辨率的空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，明確了不同功能亞區(qū)的細胞類型構(gòu)成及其分子特征，系統(tǒng)解析了小鼠耳蝸核的細胞分子類型及聽覺誘導的基因表達變化特征。

研究團隊通過比較多種不同聽力表型小鼠耳蝸核的空間區(qū)域分子特性和單細胞基因表達譜的差異，系統(tǒng)揭示了聽覺傳入信號對耳蝸核神經(jīng)元的分子調(diào)控網(wǎng)絡，并首次鑒定出位于前復核后側(cè)（pAVCN）的 Spp1+-bushy cell 為響應聲音信號刺激時基因表達變化最顯著的細胞亞型。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Spp1 的表達水平受到聽覺信號傳入的顯著動態(tài)調(diào)控，在聽覺發(fā)育與功能重建過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

這一成果不僅為闡明耳蝸核聽覺信息處理的分子機制及聽覺重建后的神經(jīng)可塑性提供了新的理論依據(jù)，也為優(yōu)化聽覺早期干預策略、指導人工聽覺腦干植入的精準刺激靶點提供了重要參考。同時也為“感覺輸入如何調(diào)控神經(jīng)元可塑性”這一神經(jīng)科學核心問題提供了新的實驗證據(jù)。

吳皓教授團隊長期致力于耳聾發(fā)病機制及聽覺功能重建的基礎(chǔ)和臨床研究，在耳蝸突觸病變機制、藥物與基因治療靶點探索、人工聽覺植入技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域已取得系列成果，所研發(fā)的新一代聽覺腦干植入裝置已完成注冊臨床試驗，達到三類醫(yī)療器械安全性和有效性要求，所有植入病人均恢復了有效聽覺，已提交三類醫(yī)療器械注冊申請且獲創(chuàng)新醫(yī)療器械綠色通道受理。

NUROTRON-WH01A聽覺腦干植入裝置

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41422-026-01246-4