劉晨 于寧

中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科 耳鼻咽喉研究所

·綜 述·

光遺傳學(xué)技術(shù)在聽覺研究中的應(yīng)用

劉晨 于寧

中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科 耳鼻咽喉研究所

光遺傳學(xué)以其基因編碼，單一成分以及可以在復(fù)雜的組織中調(diào)控特定細(xì)胞的特點(diǎn)已經(jīng)在神經(jīng)科學(xué)研究中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著光敏感蛋白的不斷優(yōu)化和多樣化，各個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域都在嘗試使用這一先進(jìn)的技術(shù)手段解決問題。聲音信號(hào)在耳蝸內(nèi)經(jīng)過毛細(xì)胞換能后在螺旋神經(jīng)節(jié)編碼成電信號(hào)傳入中樞。聽力受損后，通過人工耳蝸的電極刺激螺旋神經(jīng)節(jié)可以部分地恢復(fù)一定的聽力，但會(huì)影響聲音的分辨率。光學(xué)刺激選擇性聚焦可以改善電刺激的局限，增加聲音編碼的分辨率。本文回顧了光遺傳技術(shù)在聽覺研究中的應(yīng)用以及在未來科學(xué)研究和臨床轉(zhuǎn)化的前景。

光遺傳學(xué);螺旋神經(jīng)節(jié);聽覺系統(tǒng)

This work was supported by grants from the National Basic Research Program of China(973 Program)(#2012CB967900 and 2014CB943002),PLA Medical Technology key project of scientific research（BWS14B080、JDZYY20132），the National Natural Science Foundation ofChina (NSFC #81271081、81528005 and 81470700)，Beijing MunicipalScience and Technology Project（PXM2014-178304-000002-00130228）

Declaration of interest:The authors report no conflicts of interest.

1 光遺傳學(xué)的基本概念

光遺傳是一項(xiàng)非常精確的技術(shù)手段，它可以快速定向控制自由活動(dòng)的復(fù)雜生物系統(tǒng)。光遺傳結(jié)合了遺傳學(xué)和光學(xué)實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)或減弱活組織內(nèi)特定細(xì)胞的功能。其核心技術(shù)是傳遞效應(yīng)功能和控制光敏感靶點(diǎn)，以毫秒級(jí)的速度將光刺激傳遞到待研究組織，錨定目的細(xì)胞，獲得熒光表達(dá)圖像和電生理數(shù)據(jù)[1]。

早在1979年，F(xiàn)rancis Crick指出神經(jīng)科學(xué)家需要在調(diào)控所指定的細(xì)胞同時(shí)不干擾其他細(xì)胞的技術(shù)手段，并最早推測(cè)光學(xué)可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法[1]。但當(dāng)時(shí)的技術(shù)比較局限，隨著技術(shù)的發(fā)展，光遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)且最早應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)，介于其特異性高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，很快被各個(gè)領(lǐng)域采納。

2 微生物視蛋白的發(fā)現(xiàn)和光電極的起源與應(yīng)用

光遺傳的工具蛋白主要有:①視紫紅質(zhì)通道蛋白（Channelrhodopsins，ChR）；②鹽細(xì)菌視紫紅質(zhì)（Halorhodopsins）；③G蛋白偶聯(lián)受體-視紫紅質(zhì)嵌合體（OptoXRs are rhodopsin-GPCR）[2]。

光遺傳首次應(yīng)用在聽覺研究中是利用藍(lán)光照射螺旋神經(jīng)節(jié)上表達(dá)的ChR2（channelrhodopsin-2），使其被激活并產(chǎn)生動(dòng)作電位。隨后相繼應(yīng)用于耳蝸核、耳蝸核神經(jīng)和聽覺中樞神經(jīng)。光敏感通道蛋白ChR2是2005年德國(guó)海澤曼和納高的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的陽離子通道蛋白，在接收到一個(gè)光子的能量后迅速產(chǎn)生對(duì)一價(jià)陽離子和二價(jià)陽離子的高通透性。直至2010年才有研究陸續(xù)證明紫紅質(zhì)通道蛋白、細(xì)菌視紫紅質(zhì)和鹽細(xì)菌視紫紅質(zhì)在表達(dá)后都可以通過不同波長(zhǎng)的激發(fā)光來激活或抑制神經(jīng)元。2007年，隨著光纖和激光二極管的應(yīng)用，光遺傳技術(shù)實(shí)現(xiàn)在可涉及大腦深部結(jié)構(gòu)的同時(shí)保持動(dòng)物處于自由活動(dòng)的狀態(tài)。進(jìn)而研發(fā)的光電極（光纖和電極緊密整合體）可以在快速光刺激信號(hào)輸出的同時(shí)同步獲取細(xì)胞輸出信息。起初因?yàn)榕既欢嘤嗷騺G失的動(dòng)作電位，研究者們對(duì)光遺傳調(diào)控的精確性并不完全認(rèn)可，隨著研究多種視蛋白的融合或突變，視蛋白的表達(dá)水平以及其生物特性逐漸清晰，調(diào)控的精確性顯著提高。光刺激代替電刺激可以突破電極的設(shè)備局限實(shí)現(xiàn)刺激時(shí)同步記錄。目前光遺傳技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和病毒轉(zhuǎn)染[3]都可以使ChR2蛋白在聽覺神經(jīng)上表達(dá)，在低強(qiáng)度光照刺激下被激活[4]。未來應(yīng)用設(shè)備和系統(tǒng)的升級(jí)和優(yōu)化會(huì)繼續(xù)推動(dòng)著光遺傳的技術(shù)不斷革新。

3 ChR2在聽覺通路上的表達(dá)

目前已經(jīng)通過體內(nèi)和體外的光刺激實(shí)驗(yàn)以及電生理記錄結(jié)果證實(shí)光遺傳技術(shù)產(chǎn)生動(dòng)作電位的條件有二：一是螺旋神經(jīng)節(jié)和足夠數(shù)量的耳蝸核神經(jīng)有緊密連接，二是足夠強(qiáng)度的光刺激光敏感蛋白ChR2。病毒轉(zhuǎn)染可以有效的將光敏蛋白表達(dá)在目的細(xì)胞上，且有研究[5，6]證實(shí)病毒介導(dǎo)的視蛋白表達(dá)并不損傷聽覺系統(tǒng)。

表達(dá)ChR2的轉(zhuǎn)基因Thy1-ChR2-YFP小鼠[7]和WistarThy-1.2 promoter-Channelrhodopsin 2-Venus大鼠[8]模型顯示，ThY1.2啟動(dòng)子[9]特異性引導(dǎo)ChR2在聽覺通路上表達(dá)，但是不能忽視光刺激激活非聽覺神經(jīng)元細(xì)胞的非特異性表達(dá)。選擇性表達(dá)視蛋白是在聽覺系統(tǒng)上進(jìn)行光遺傳技術(shù)操作的關(guān)鍵。病毒衣殼的選擇特異性，轉(zhuǎn)基因的啟動(dòng)子以及病毒轉(zhuǎn)染的時(shí)間和轉(zhuǎn)染靶點(diǎn)是聽覺研究中應(yīng)用光遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。在眾多測(cè)試過的病毒當(dāng)中，腺相關(guān)病毒(AAV,ad?eno-associated virus)在耳螺旋神經(jīng)節(jié)上轉(zhuǎn)染效果最好，同樣也適合轉(zhuǎn)染耳蝸核神經(jīng)元。AAV轉(zhuǎn)染的基因片段盡管不能整合進(jìn)入基因組，但是可以保持視蛋白在一次注射后在目的細(xì)胞上較長(zhǎng)時(shí)間的表達(dá)（至少18個(gè)月），同時(shí)不引起任何明顯的神經(jīng)毒性。含有特定基因片段的AAV試劑能夠優(yōu)化不同細(xì)胞型的特異性轉(zhuǎn)染。到目前為止，臨床試驗(yàn)中AAV攜帶基因經(jīng)視網(wǎng)膜下注射轉(zhuǎn)染人眼已經(jīng)被證實(shí)是安全有效的[10]。

4 聽覺系統(tǒng)定制的光刺激策略

光刺激能夠形成閉合環(huán)路，優(yōu)化的空間選擇性和細(xì)胞選擇性，減少來自點(diǎn)記錄的干擾，非常適合未來改進(jìn)人工耳蝸。耳蝸內(nèi)刺激需要充分了解耳蝸的解剖結(jié)構(gòu)，高分辨率的X線斷層攝影技術(shù)和三維重建可以幫助獲取這些信息[11]。光源可分為植入生物體內(nèi)并在體內(nèi)發(fā)光的內(nèi)部光源和從體外引導(dǎo)進(jìn)入體內(nèi)的外部光源。聽覺光遺傳的研究中，將記錄電極、光纖和微發(fā)光二極管結(jié)合在一起，同時(shí)進(jìn)行單通道刺激和電生理記錄。這種方法明顯優(yōu)于電刺激記錄設(shè)備的是光源和組織的充分分離，增大了其與健康組織的兼容性和穩(wěn)定性。薄膜發(fā)光二極管能夠設(shè)置發(fā)出不同波長(zhǎng)的光源，同時(shí)具備小型化，低耗能，高效能的特點(diǎn)。通過微型發(fā)光二極管（uLED，mi?croscale light emitting diodes）的曲面與顯微鏡頭結(jié)合進(jìn)行瞄準(zhǔn)和聚焦。光電學(xué)和材料學(xué)的進(jìn)展為此研究提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。未來長(zhǎng)期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及臨床轉(zhuǎn)化都需要長(zhǎng)期穩(wěn)定地發(fā)展這些技術(shù)。光纖-電極這一混合設(shè)備可以進(jìn)行光刺激和電刺激的比較研究，并且支持未來設(shè)計(jì)制作光學(xué)的人工耳蝸。

在基礎(chǔ)研究和未來臨床轉(zhuǎn)化中，光強(qiáng)的敏感度是多通道光刺激聽覺通路的另一重要條件。想要升級(jí)到多通道需要光照脈沖的低耗能和足夠長(zhǎng)的電池壽命，這在動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中是至關(guān)重要的。螺旋神經(jīng)節(jié)光刺激的能量閾值是由聽覺腦干誘發(fā)電位的方法測(cè)量的，光刺激的能量閾值大約是2μJ/mm2[12]，其需要低于紅外線刺激的閾值能量16–150 μJ/mm2[13],但是高于臨床中應(yīng)用的人工耳的每次脈沖能量0.2 μJ/mm2[14]。未來研究的工作重點(diǎn)是測(cè)量出并且盡可能降低多通道光遺傳刺激中每次脈沖激活每個(gè)通道蛋白的能量閾值，同時(shí)需要對(duì)ChR蛋白本身及其表達(dá)進(jìn)一步優(yōu)化。

5 光遺傳學(xué)在聽覺系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)越性

在聽覺通路的研究中，聲刺激和電刺激已經(jīng)成功應(yīng)用于闡述聽覺產(chǎn)生機(jī)制的研究，但是兩種方式存在著各自不同的缺點(diǎn)。聲音刺激會(huì)受到耳蝸微機(jī)械力學(xué)的影響，以及蝸軸不同位置對(duì)刺激等級(jí)敏感度不同，最終干擾了聲音編碼的頻譜分辨率和螺旋神經(jīng)節(jié)激活的獨(dú)立性。因此，研究聽覺皮層時(shí)選擇刺激類型時(shí)一定要具有特異的適應(yīng)性[15]，而且大腦解讀在振幅調(diào)節(jié)下的復(fù)雜聲音時(shí)會(huì)受到耳蝸本身機(jī)理的限制[16]。人工耳蝸是通過電刺激直接興奮螺旋神經(jīng)節(jié)來恢復(fù)耳聾個(gè)體的語言理解能力[17-23]。但是由于電極接頭處產(chǎn)生的寬電流導(dǎo)致沿蝸軸的大量螺旋神經(jīng)節(jié)非特異興奮，導(dǎo)致人工耳蝸編碼聲音頻率和強(qiáng)度的分辨率降低[7-9]。通過光遺傳學(xué)的研究證明，對(duì)螺旋神經(jīng)節(jié)進(jìn)行聚焦光學(xué)刺激可以達(dá)到生理聲音編碼的精準(zhǔn)度。光遺傳技術(shù)可以靈活的在耳蝸和中樞聽覺通路中精確的選擇刺激時(shí)間和刺激位點(diǎn)，為研究聽覺的正常功能以及異常功能提供了更多機(jī)會(huì)。

在電子耳蝸電極和電子編程沒有錯(cuò)誤的情況下，耳聾患者單音節(jié)的言語識(shí)別平均大約在58%[24]。最近研究新型光敏蛋白能具有強(qiáng)自適應(yīng)性，能夠接收高保真編碼的快速光脈沖刺激，其頻率符合人工耳蝸植入的頻率范圍（言語形成策略，250次/秒，2010人工耳蝸植入指南）。在與原聲的直接對(duì)比中，光敏感蛋白體在激發(fā)頻率適應(yīng)性、瞬間編碼以及高頻刺激下的所有神經(jīng)元的反應(yīng)性上都體現(xiàn)出卓越的優(yōu)勢(shì)[25]。

6 光遺傳學(xué)在聽覺通路研究的應(yīng)用前景

目前全球有超過3億6千萬-世界人口的5%的人患有聽力障礙（hearing impairment，HI）[26]，失去聽力可以導(dǎo)致抑郁和社會(huì)工作能力的減退，嚴(yán)重影響了生活質(zhì)量?；谒幚韺W(xué)的病因治療，基因治療以及干細(xì)胞移植等主流治療研究方向尚不能解決耳聾問題。助聽器、人工耳蝸植入和聽覺腦干植入等這些先進(jìn)的治療技術(shù)均可以恢復(fù)部分聽覺，但只能滿足基本的生活需求。目前最主流的人工耳蝸植入的原理是繞過喪失功能的耳蝸電極直接刺激螺旋神經(jīng)節(jié)，效果顯著，開啟了人工聽覺的新時(shí)代[18,20,21]，是目前最成功的植入假體。聽覺腦干植入電極刺激耳蝸核的康復(fù)效果也是頗見成效的。聽覺植入已經(jīng)成為目前聽覺康復(fù)研究的主要工具[22]。然而，目前臨床上應(yīng)用的人工耳蝸由于電極接頭周圍寬泛的電流傳導(dǎo)導(dǎo)致了通道之間的相互影響[23，27]。因此，人工植入患者在復(fù)雜噪聲的環(huán)境中言語識(shí)別能力受到影響，最典型的例子就是無法欣賞音樂。提高聽覺編碼頻率和強(qiáng)度的分辨率是改善人工耳蝸的核心問題，目前改善分辨率的研究包括多極的刺激[28]，神經(jīng)內(nèi)的電極[29]，以及促使神經(jīng)突觸朝向人工耳蝸電極接頭的方向生長(zhǎng)[30]等最受期待的是光遺傳學(xué)中的光刺激效果[31]當(dāng)前的研究工作證明了光遺傳技術(shù)應(yīng)用于聽覺的可行性，但從科研實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用仍需大量工作。有學(xué)者提出，在基礎(chǔ)研究向臨床轉(zhuǎn)化的工作中，也應(yīng)該考慮非病毒轉(zhuǎn)染如通人工耳蝸電極的電穿孔等新技術(shù)的嘗試[32]。此外，伴有大部分螺旋神經(jīng)節(jié)丟失的耳聾病人可以選擇移植干細(xì)胞衍生的耳神經(jīng)前體細(xì)胞[33]。螺旋神經(jīng)節(jié)內(nèi)神經(jīng)元是聽覺系統(tǒng)傳入通路的起始細(xì)胞，光刺激能夠幫助檢測(cè)移植細(xì)胞功能和優(yōu)化再生的螺旋神經(jīng)節(jié)，確保移植或者再生神經(jīng)元的有效功能，從而大大提高人工耳蝸的精準(zhǔn)度。

光遺傳學(xué)在聽覺研究和聽覺修復(fù)領(lǐng)域?qū)⒊蔀榉浅Ｓ袃r(jià)值的技術(shù)選擇。ChR蛋白在嚙齒動(dòng)物聽覺系統(tǒng)的表達(dá)已獲得成功，但是基本都是通過AAV轉(zhuǎn)染獲得，隨后還需要進(jìn)行功能檢測(cè)和組織學(xué)上的縱向研究，如基因片段載體的選擇及其輔助技術(shù)的研究來適應(yīng)其他物種的研究，例如非人類的靈長(zhǎng)類，為以后臨床前期實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。發(fā)展耳蝸和中樞聽覺中的光遺傳技術(shù)需要多學(xué)科共同努力，uLED有希望成為最早應(yīng)用于耳蝸植入的光學(xué)技術(shù)，但完全應(yīng)用于臨床實(shí)驗(yàn)還須進(jìn)一步證實(shí)光遺傳學(xué)植入的可靠性和安全性。

光遺傳刺激對(duì)能量消耗，生理結(jié)構(gòu)的要求以及刺激頻率和強(qiáng)度的分辨率上都優(yōu)于聲學(xué)和電學(xué)。未來光遺傳在聽覺通路中的應(yīng)用除了電生理記錄還需要進(jìn)行包含聽覺認(rèn)知方面的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)和描述頻率和強(qiáng)度的分辨率的表達(dá)方式。這些研究為聽覺功能革新性的進(jìn)展提供了基礎(chǔ)，并且為聽覺修復(fù)鋪開一條獨(dú)具匠心的道路。

1 Deisseroth,K."Optogenetics."NatMethods,2011,8(1):26-29.

2 Fenno L,Yizhar O,Deisseroth K:The development and application of optogenetics.Annu Rev Neurosci 2011,34:389-412

3 Moser,T."Optogenetic stimulation of the auditory pathway for re?search and future prosthetics."Curr Opin Neurobiol,2015,34: 29-36.

4 Nagel,G.,Szellas,T,Huhn,W.,et al."Channelrhodopsin-2,a directlylight-gated cation-selective membrane channel."Proc Natl Acad Sci U S A,2003,100(24):13940-13945.

5 Izzo AD,Richter C-P,Jansen ED,et al:Laser stimulation of the au?ditory nerve.Lasers Surg Med 2006,38:745-753.

6 Shimano T,Fyk-Kolodziej,B.,Mirza,N.,,et al."Assessment of the AAV-mediated expression of channelrhodopsin-2 and halorhodop?sin in brainstem neurons mediating auditory signaling."Brain Res, 2013,1511:138-152.

7 Arenkiel BR,Peca J,Davison IG,et al:In vivo light-induced activa?tion of neural circuitry in transgenic mice expressing Channelrho?dopsin-2.Neuron,2007,54:205-218.

8 Tomita H,Sugano E,Fukazawa Y,et al.:Visual properties of trans?genic rats harboring the channelrhodopsin-2 gene regulated by the Thy-1,2 promoter.PLoS ONE,2009,4:e7679 9. Wang, H.Peca J,Matsuzaki M，et al.High-speed mapping of synaptic con?nectivity using photostimulation in Channelrhodopsin-2 transgenic mice.Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unit?ed States of America.2007,104(19),8143–8148,doi:10.1073/ pnas.0700384104.

10 Maguire AM,Simonelli F,Pierce EA,et al.:Safety and efficacy of gene transfer for Leber’s congenital amaurosis.N Engl J Med,2008, 358:2240-2248.

11 Rau C,Hwang M,Lee WK,et al:Quantitative X-ray tomography of the mouse cochlea.PLoS One,2012,7:e33568

12 Hernandez VH,Gehrt A,Reuter K,et al.:Optogenetic stimulation of the auditory pathway.J Clin Invest,2014,124:1114-1129.

13 Izzo AD,Walsh JT Jr,Ralph H,et al:Laser stimulation of auditory neurons:effect of shorter pulse duration and penetration depth.Bio?phys J,2008,94:3159-316614

14 Maguire AM,Simonelli F,Pierce EA.et al.:Safety and efficacy of gene transfer for Leber’s congenital amaurosis.N Engl J Med,2008, 358:2240-2248.

15 Ulanovsky N,Las L,Farkas D,et al:Multiple time scales of adapta?tion in auditory cortex neurons.J Neurosci 2004,24:10440-10453.

16 Wang X,Walker KMM:Neural mechanisms for the abstraction and use of pitch information in auditory cortex.J Neurosci 2012,32: 13339-13342.

17 Rubinstein,J.T.Paediatric cochlear implantation:prosthetic hearing and language development.Lancet.2004,360(9331),483–485,doi: 10.1016/S0140-6736(02)09679-4.

18 Middlebrooks,J.C.,Bierer,J.A.,&Snyder,R.L.Cochlear implants: the view from the brain.Current opinion in neurobiology,2015,15(4), 488–493,doi:10.1016/j.conb.

19 Clark,G.M.The multiple-channel cochlear implant:the interface between sound and the central nervous system for hearing,speech, and language in deaf people-a personal perspective.Philosophical transactions of the Royal Society of London.Series B,Biological sci?ences.2006,361(1469),791–810,doi:10.1098/rstb.2005.1782

20 Zeng,F.-G.,Rebscher,S.,Harrison,et al.Cochlear implants:sys?tem design,integration,and evaluation.IEEE reviews in biomedical engineering.2008,1,115–142,doi:10.1109/RBME.2008.2008250.

21 Wilson,B.S.,&Dorman,M.F.Cochlear implants:a remarkable past and a brilliant future.Hearing research.2008,242(1-2),3–21,doi: 10.1016/j.heares.2008.06.005.

22 Moore,D.R.,&Shannon,R.V.Beyond cochlear implants:awaken?ing the deafened brain.Nature neuroscience.2009,12(6),686–691, doi:10.1038/nn.2326.

23 Shannon,R.V.Multichannel electrical stimulation of the auditory nerve in man.II.Channel interaction.Hearing research.1983,12 (1),1–16.

24 Wilson,B.S.&Dorman,M.F.Cochlear implants:A remarkable past and a brilliant future,Hearing Research,2008,242,3–21.

25 Guo,W.,Hight AE,Chen JX，et al."Hearing the light:neural and perceptual encoding of optogenetic stimulation in the central audito?ry pathway."Sci Rep,2015,5:10319.

26 WHO:Primary Ear&Hearing Care Training Resource.World Health Organization;2006.

27 Kral,A.,Hartmann,R.,Mortazavi,D.,et al.Spatial resolution of co?chlear implants:the electrical field and excitation of auditoryaffer?ents.Hearing research.1998,121(1-2),11–28.

28 Donaldson GS,Kreft HA,Litvak L:Place-pitch discrimination of sin?gle-versus dual-electrode stimuli by cochlear implant users(L).J Acoust Soc Am 2005,118:623-626.

29 Middlebrooks JC,Snyder RL:Auditory prosthesis with a penetrating nerve array.J Assoc Res Otolaryngol,2007,8:258-279.

30 Pinyon JL,Tadros SF,Froud KE，et al:Close-field electroporation gene delivery using the cochlear implant electrode array enhances the bionic ear.Sci Transl Med,2014,6:ra54.

31 Hernandez VH,Gehrt A,Reuter K，et al.:Optogenetic stimulation of the auditory pathway.J Clin Invest,2014,124:1114-1129.

32 Pinyon JL,Tadros SF,Froud KE，et al:Close-field electroporation gene delivery using the cochlear implant electrode array enhances the bionic ear.Sci Transl Med,2014,6:ra54.

33 Chen W,Jongkamonwiwat N,Abbas L et al.:Restoration of auditory evoked responses by human ES-cell-derived otic progenitors.Na?ture,2012.34.GAO Meng,FANG Xiu-you,FENG Shuang et al.:Sa?licylate enhances expression and function of NMDA receptors in co?chlear spiral ganglion neurons.Journal of Otology,2012Vol.7(1): 9-14

Applications of optogenentics in auditory research

LIU Chen,YU Ning
Department of Otolaryngology,Head&Neck Surgery,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China.

Optogenentics involves genetic coding,features a single-component approach and can modulate selected cells in complex tissues.It has made a profound impact on neuroscience research.As opsins continue to be optimized and diversified,application of optogenetic tools has been attempted in every field of life science to different organism models. Sound signals are transduced via hair cells in the cochlea,encoded as electric signals by spiral ganglion neurons(SGNs), and eventually transmitted to the auditory center.In individuals with deafness,hearing can be partially restored by electric stimulation of SGNs,although sometimes with poor temporal and intensity resolution.Optical stimulation can be selectively focused,which may greatly improve the resolution of sound coding compared to electric stimulation.This paper reviews applications of optogenentic technology in auditory research and its potentials in future scientific research and clinical utilities.

optogenentics;Hearing system;spiral ganglion neurons

R764

A

1672-2922（2016）06-837-4

2016-10-06審核人：郗昕）

10.3969/j.issn.1672-2922.2016.06.026

本文由國(guó)家973計(jì)劃重大科學(xué)研究計(jì)劃干細(xì)胞項(xiàng)目（2012CB967900與 2014CB943002）、軍隊(duì)項(xiàng)目（BWS14B080、JDZYY20132）、國(guó)家自然基金項(xiàng)目（81271081、81528005與81470700）及北京市項(xiàng)目（PXM2014-178304-000002-00130228）共同支持下在解放軍總醫(yī)院完成。

劉晨碩士研究生，醫(yī)師，研究方向：軍事噪聲防護(hù)，光遺傳學(xué)在聽覺系統(tǒng)中的應(yīng)用

于寧，E mail:yuning12@sina.com