听觉的奇妙在于：声波振动如何转化为神经信号，并被大脑识别为声音、语音或音乐？这一过程的核心环节在于内耳毛细胞与听神经元之间的突触。近日，德国哥廷根大学医学院（University Medical Center Göttingen, UMG）联合多家科研机构，首次在分子尺度上解析了内耳突触的精细结构，揭示了钙离子通道及突触蛋白的有序排列方式。研究结果发表在《Science Advances》上。
听觉的“分子开关”
听觉依赖于将声波振动转化为神经信号的过程。在内耳中，声音引发的机械振动刺激毛细胞，促使其细胞膜上的钙通道（calcium channels）开放，钙离子流入细胞，触发神经递质释放。这些递质跨越突触间隙，与听神经元的受体结合，从而产生电信号，传递至大脑。
长期以来，由于突触极其微小（仅数十到数百纳米），研究者无法直接观察其内部结构。此次由托比亚斯·莫泽教授（Prof. Dr. Tobias Moser）领导的团队，借助3D MINFLUX纳米显微技术，首次在纳米级分辨率下“看清”了这一结构。
MINFLUX技术：让纳米结构“现形”
MINFLUX显微镜由诺贝尔化学奖得主Stefan Hell教授团队在哥廷根研发，它结合了光学显微镜的分子特异性与电子显微镜的超高分辨率，可实现纳米尺度的三维成像。
研究人员优化了耳蜗组织的样品制备，使其可用于3D MINFLUX成像。结果显示，在毛细胞突触处，钙通道和结构蛋白并非随机分布，而是形成纳米级簇群（nanoclusters），这些簇群呈条带状排列。
与此同时，储存神经递质的小囊泡也首次被清晰地可视化出来。当这些囊泡释放递质后，对侧的听神经元受体则以环形结构分布，这种几何排列可最大化地“捕捉”传来的信号分子。
纳米级排列造就“极速”听觉
通过生物物理模拟，研究团队证实，这种条带状的纳米簇结构显著提高了神经递质释放的效率。
“钙通道的有序排列提高了信号释放的概率，使我们能够更快、更精确地感知声音。”莫泽教授表示，“这项研究为毛细胞突触绘制了缺失已久的分子地图，也揭示了为什么听觉是人类最迅速、最精准的感官系统之一。”
多方合作推动“听觉显微革命”
该研究由哥廷根大学医学院听觉神经科学研究所牵头，联合了多尺度生物成像卓越集群（MBExC）、哥廷根大学生物网络动力学研究所、马克斯·普朗克多学科科学研究所、马克斯·普朗克动力学与自组织研究所以及高分辨显微企业Abberior Instruments共同完成。
论文第一作者、听觉神经科学研究所的Rohan Kapoor博士指出：“借助改进的样品制备方法，我们首次利用MINFLUX在单个蛋白分子层面揭示了毛细胞突触的三维结构。这是听觉研究领域的一次方法学突破。”
参考文献：Rohan Kapoor et al, Charting the nanotopography of inner hair cell synapses using MINFLUX nanoscopy, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ady4344
编辑：王洪
排版：李丽
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