互动科普

耳朵依靠内耳的毛细胞来捕捉声音与头部的运动、倾斜。从毛细胞传导至大脑的电信号，产生了听觉与平衡觉。

耳蜗毛细胞的信号传导至听觉区

耳蜗管的毛细胞在捕捉到声音的震动后，钾离子会流入细胞，向耳蜗神经传导电信号。耳蜗神经与延髓上部相连，电信号会经此传导至耳蜗神经核。神经核就是神经细胞的细胞体集中的地方。传导至耳蜗神经核的信号会通过其他神经细胞继续传导至脑桥上部和中脑，最后传导到大脑皮层的初级听觉区。捕捉到的声音就是通过这样的过程产生了听觉。

人类的大脑能够通过“计算”大致推测声音的来源方向（水平方向）和到音源的距离。音源到左右耳距离不同时，声音传播到双耳的时间和大小就不同。大脑通过这一声音到两耳的时间差与音量差异就能够“计算”出声源的方向与距离。

图1. 声音的信息传递路径

本图展示了右耳捕捉到声音的信息传递路径。声音被耳蜗管（A）的毛细胞所捕捉到，产生的电信号通过耳蜗神经传递至延髓上部的耳蜗神经核（B)。随后大部分信号会被传递至大脑左侧的上橄榄核（C），经过脑桥上部的外侧丘系核（D)、中脑的下丘（E)、内侧膝状体（F），传递至大脑左侧的初级听觉区（G)，使人产生听觉。一部分信号也会从右耳传递至大脑右侧的初级听觉区。

交通工具突然发动时人会伸出脚防止摔倒的原因

椭圆囊、球囊和半规管的壶腹的毛细胞捕捉到头部的运动和倾斜后，就会有钾离子流入细胞，产生电信号传导至前庭神经。随后前庭神经会将信号传导至前庭神经核和小脑。

传导至前庭神经核的信号会继续传导至控制眼球运动的多个神经核与控制肌肉的脊髓。此外，来自前庭神经核的信号会传递至大脑皮层引发平衡觉，但这一路径还没有被研究透彻。

图2. 头部运动与倾斜的信息传递路径

本图展示了右耳捕捉到头部运动、倾斜的信息传递路径。头部的加速运动与倾斜首先会被椭圆囊（A）或球囊（B）的毛细胞所捕捉到，而头部的转动则被半规管壶腹（C）的毛细胞所捕捉到。毛细胞捕捉到的头部运动和倾斜转化为电信号，经由前庭神经传递至延髓上部的前庭神经核（D）和与身体运动相关的小脑（E）。传递至前庭神经核的信号会进一步送至控制眼球运动的脑桥的展神经核（F)、中脑的滑车神经核（G）和动眼神经核（H)。此外，信号同样也会传递至控制颈部肌肉活动的颈髓（I）和控制支撑身体的肌肉的活动的脊髓（J）。来自前庭神经核的信号会传递至大脑皮层引发平衡觉，但是这一路径并未被研究清楚，所以并未在插图中绘制。

当汽车突然发动时，人们都会马上伸出脚防止自己摔倒。这是因为来自前庭神经的信号不经过大脑而通过条件反射直接传递给肌肉使其迅速反应。另外，因为在车上摇摇晃晃，一方面前庭神经接收到了过量的刺激，另一方面平衡觉的信息与视觉信息的不一致使得大脑陷入混乱，也就导致了晕车。晕车药中所含的成分就能够抑制平衡觉与视觉不一致所带给大脑的混乱。

（本文发表于《科学世界》2016年第5期）