人类耳蜗宽层状骨螺旋板生物力学建模及其听觉神经传导机制研究

为解决人类耳蜗分区(CP)在高频区的运动机制问题，研究人员通过建立包含双流体腔室的有限元模型，创新性地模拟了宽层状骨螺旋板(OSL)结构及其与基底膜(BM)的软组织连接。该研究成功复现了人类尸体颞骨实验中CP速度与镫骨速度的标准化关系(9.5-14.4 kHz最佳频率范围)，揭示三层OSL结构的中性轴可为听觉神经纤维提供无应力传导通道，为耳蜗力学研究提供新见解。

　　

这项研究深入探索了人类耳蜗在高频区域的独特结构——径向宽大的分层骨螺旋板(Osseous Spiral Lamina, OSL)，以及其连接基底膜(Basilar Membrane, BM)的软组织桥。OSL由两片薄骨板构成，中间夹着充满空隙的神经纤维通道。研究人员采用创新的双流体腔室有限元模型，结合文献数据和人类尸体颞骨实验测量结果(7例样本最佳频率9.5-14.4 kHz)，精确模拟了被动状态下人类耳蜗的频率-位置映射关系。

模型结果显示，耳蜗基底部分区运动趋势与实验数据在幅值和相位上高度吻合。通过改变OSL骨板间神经纤维层的材料参数进行敏感性分析，发现应力变化微小，且中性轴应力远小于外层骨板。这项研究首次证实，人类特有的三层宽OSL结构中，中性轴可形成无应力环境，完美保护穿行其中的听觉神经纤维。该发现为理解耳蜗精细力学机制提供了重要理论基础，其建模方法也为未来听觉研究开辟了新途径。