近年来,用于脑功能调控的神经调控技术蓬勃发展,很多方法已在临床上被推广应用。目前,物理性刺激的神经调控技术主要包括:电极深部脑刺激、经颅磁刺激、光遗传技术、超声深脑刺激等。但是这些调控技术各存在刺激靶点改变灵活性差、刺激深度与空间分辨率不足、需要注射病毒转染和调控机制不明确等问题。与这些技术相比,光调控则能以较高的时空分辨率、无需引入外源基因的方式对神经活动进行干预。红外光神经刺激作为光神经调控的策略之一,目前主要是将近红外光直接作用于神经组织,从而激活或抑制神经元的动作电位发放,进而调节神经信号的发放和传导。由于人工耳蜗具有电流扩散效应、电极之间的信号容易发生串扰导致信号失真等局限性,相关科研工作者开始着手寻找一种能进一步提高听神经刺激精度和空间选择性的新方法。激光神经刺激是一种具有较明确靶向性的刺激方法,通过调整不同激光参数（激光波长、脉冲能量等）,可以控制引起神经兴奋或者抑制。因此,具有较高组织穿透深度的激光有潜力成为耳蜗内激光听神经刺激研究中较为理想的波段。我们选择了位于大气窗口,水吸收较少的中红外光（波长8.6μm,相应频率为34.88 THz）,针对上述现状开展了太赫兹激光听觉调控的相关研究,一方面搭建了脉冲太赫兹激光听觉刺激实验平台;另一方面利用该系统开展了相关的电生理及动物实验。本论文的主要工作和结论如下:1.首先,我们利用膜片钳全细胞记录技术,对急性分离的小鼠耳蜗基底膜上毛细胞MET（mechano-electrical transducer）通道电流进行了记录。我们发现,脉冲太赫兹激光调控（Terahertz modulation,THM）方法显著增强了MET通道电流,影响了细胞的兴奋性。2.随后,我们使用碳纤电极测量了太赫兹光纤在溶液中引起的温升并测试了不同功率下MET通道电流增加幅度,发现太赫兹导致的MET通道电流增加更多地取决于激光的能量密度而不是温度。3.接下来,我们测试了对耳蜗电流转导起重要作用的钾离子通道和钠离子通道的作用,发现THM选择性地影响了电压门控性钾离子通道,增大了钾电流,但不影响电压门控性钠离子通道。4.通过分子动力学模拟,我们进一步发现THM通过与钾离子通道中负责离子选择性的离子筛（Ion selectivity filter）功能域上的羰基（-C=O）发生共振导致钾离子流速增加,钾通道的通透性提高,而钠通道过滤区的羧基（-COO-）的共振峰不位于这一波段。5.在在体水平,我们通过听觉脑干反应（Auditory brainstem response,ABR）测试,发现THM可使成年豚鼠的听力阈值提升10 d B左右。因此,本论文的研究通过融合神经生物学、光学和量子化学领域的理论与方法,从分子、细胞和在体三个层面研究了太赫兹在听觉调控中的效应和机理,证实了THM可以作为一种非热且可逆的方式调节神经信号（听觉信号的产生和传导）,为下一代神经功能调控和人工听觉增强技术做了技术储备,并且有潜力在未来的临床研究中发挥作用。