短期、间断脉冲直流电刺激导向螺旋神经元神经突生长的研究

促进螺旋神经元（SGN）神经突向人工耳蜗电极方向生长，以减小神经-电极间距和增加神经-电极接触面积，可增加刺激的空间分辨率和刺激通道数量，有利于提高人工耳蜗的效果。我们前期研究发现直流电能够导向体外培养的SGN神经突的生长，但其体内有效性和安全性有待深入研究。本研究将完善前期构建的SGN神经突电场导向研究的体外模型体系，明确能导向体外培养的豚鼠SGN神经突生长的脉冲直流电刺激模式的有效、安全范围。并研制含有蜗轴电极和鼓阶极阵的新型植入体，通过其施加不同模式的脉冲直流电刺激，研究其对豚鼠体内SGN神经突生长的导向作用和安全性。通过eABR阈值、振幅、N1潜伏期、阻抗和对侧下丘电极阵检测的刺激分辨率等参数评价其电生理学意义，并通过神经突数量、长度和分布等评价其生物学效果。最终实现通过人工耳蜗自身施加安全的脉冲直流电刺激导向SGN神经突生长，改善电极-神经作用界面，以应用于人工耳蜗的优化设计。

本项目旨在研究直流电脉冲导向螺旋神经元（SGN）神经突朝向人工耳蜗(CI)电极生长的安全性和有效性，以期减小电极与SGN的间距、提高电刺激分辨率、改善CI临床效果。.主要研究内容：（1）完善电刺激导向SGN神经突生长的体外模型，研究了不同参数的直流电脉冲导向SGN神经突的有效性和安全性；（2）研制了豚鼠专用CI植入体和体外机，研究直流电脉冲和CI采用电荷平衡式双相电脉冲（CBBP）的体内安全性，以及钙离子内流、氧化应激反应和神经营养因子在电刺激耳蜗组织损伤机制中的作用。（3）应用膜片钳技术和电诱发听神经复合动作电位（ECAP）遥测技术研究了电刺激对SGN的电生理特性的影响。（4）国际合作研究了微地形导向SGN神经突生长的分子机制。.重要结果：（1）完善了由腔室培养玻片和自行研制的可调恒流CBBP发生器或任意波形发生器组成的电刺激导向SGN神经突的体外模型体系。（2）确定了直流电脉冲导向SGN神经突生长安全有效参数。（3）研制成功豚鼠专用CI植入体和体外机（包括声信号接收处理器或CBBP发生器）。（4）直流电脉冲和CBBP刺激均可导致SGN数量和其余內毛细胞间突触的减少；CBBP可抑制SGN神经突生长。（5）应用钙离子通道阻滞剂、无钙培养环境来减少钙内流可以减轻上述电刺激损伤。（6）CBBP刺激可引起SGN钙电流减小。（7）CBBP刺激后ECAP反应幅值和强度-幅值拟合曲线斜率减小。（8）电刺激引起耳蜗组织ROS/RNS水平增高。（9）TRPV1、RhoA/ROCK在微地形导向SGN神经突生长中起重要作用，钙离子、cAMP/cGMP也参与其中。（10）建立了HSV-1潜伏感染SGN的体外模型。.本项目研究首次确定了脉冲直流电导向SGN神经突生长的安全有效参数。首次发现CI采用的电刺激会改变SGN与IHC之间的结构和功能，这可能是声电联合刺激CI植入者残余听力下降的重要因素。本研究表明钙过载和氧自由基水平增高在耳蜗组织电损伤中起重要作用，有望应用于电刺激环境下耳蜗正常感音神经结构损伤的保护研究。与国外合作研究中发现的微地形导向SGN神经突生长的机制，是关于神经突感受地形因素趋向生长机制的重大发现。本项目建立的HSV-1病毒潜伏感染体外模型、电刺激导向SGN神经突生长研究的模型体系、豚鼠专用CI植入装置和体外装置，对电刺激环境下内耳结构和功能变化研究具有重要的应用价值。