将临界振荡子与旅行波结合塑造耳蜗中非线性声加工
生物物理
2025-12-16 v2
摘要
耳蜗处理宽范围声强度的能力被关联到临界振荡子的非线性放大。然而，随着刺激幅度降低，临界振荡子的灵敏度提高伴随着频率调谐变得更尖锐和响应变慢——临界减缓。而实际观测到的耳蜗频率调谐带宽和耳蜗响应时间随声强度变化而几乎不变。由于耳蜗作为分布式系统而非单个临界振荡子，仍不清楚临界性是否可作为耳蜗放大的基本原理。本文通过将 tonopically 分布的临界振荡子集成到耳蜗的旅行波模型中来解决这一挑战。重要的是，临界振荡子普遍提供能量从能量泵入波中形成的空间能量增益，以及一种关键的非线性特性。此外，我们的非线性模型能够解释振荡子之间的粘弹性耦合。该模型仅通过一套参数即可产生一族描述实验数据在宽广输入水平范围内的耳蜗调谐曲线。总体而言，局部临界振荡器的非线性特性与旅行波的分布效应之间的相互作用，产生一种集体非线性响应，既保留了临界性所提供的幂律响应，又避免了临界减缓的代价。
引用
@article{arxiv.2512.11646,
title = {Marrying critical oscillators with traveling waves shapes nonlinear sound processing in the cochlea},
author = {Henri Ver Hulst and Carles Blanch Mercader and Frank Jülicher and Pascal Martin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.11646},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 7 figures. The ancillary file includes supplementary data (Figs. S1-S4), parameter values (Table S1) and methodology (Table S2), and details about implementation of the model