外毛细胞的传入神经高度分支，在外毛细胞的下面形成小的豆扣状末梢，每一个外毛细胞与许多不同传入神经的终端直接形成突触。因为这些神经纤维高度分支，一根外螺旋纤维就可能接受6～100个外毛细胞的信息，大部分外螺旋纤维都在同一排内与外毛细胞接触。与外毛细胞接触的传入神经纤维的分支特征在整个耳蜗内并不一致。这些神经纤维支配的排与排不同，由基底圈到顶圈呈系统的变化。通过了解横穿螺旋器隧道传入神经纤维的数目（以隧道基底部而不是隧道的中间）骨螺旋板内无髓传入神经纤维的数目和Ⅱ型螺旋神经节细胞的数目来比较神经分布的密度。
大部分Ⅱ型螺旋神经节细胞都与第1排的外毛细胞形成突触，这些外毛细胞主要是以大量的神经终端为突触。剩下的Ⅱ型螺旋神经节细胞进一步分支支配第3排的外毛细胞和耳蜗顶端外毛细胞。蝙蝠和大鼠耳蜗顶圈的传入神经末梢有两种明显的形态学特征，提示这些神经纤维可能从属于Ⅰ型螺旋神经节细胞。
外毛细胞和它的传入神经终端的突触特化与内毛细胞的不同。在活动区有外毛细胞的嵌入，相应于神经终端的外翻。这个区域可见清楚的不规则的突触小泡、突触棒，有的动物可能没有，有的动物的确可以观察到突触棒。用电镜观察的豚鼠耳蜗内在突触特化区可见平行和垂直的突出体，在垂直的突出体内已经观察到了有节奏的变化，但是，在水平的突出体内则没有观察到。在非活动区有衣小泡附着到突触前膜形成包涵像（endocytotic profiles）。突触前和突触后区由突触间隙分开。一些不规则大小的小泡和电子致密物质聚集在突触后膜上，传入的突触内含有少量的线粒体。
外毛细胞的传入神经微管很丰富，在Deiter细胞之间以束状螺旋走行，称为外螺旋束。外毛细胞的传入神经向顶部方向螺旋走行大约1/4圈的一段距离，跨过隧道的下部，穿过内柱细胞以辐射纤维出缰孔。在缰孔这个位置辐射的内毛细胞传入神经纤维变粗并出现髓鞘，而外毛细胞传入神经纤维仍然是无髓的，直径逐渐增加与在螺旋神经节内它们接近胞体一样。这样，每一个外毛细胞的神经节细胞的轴突和树突直径都相同。
Ⅱ型神经节细胞比Ⅰ型神经节细胞小。而且无髓鞘，只有单层的Schwann细胞覆盖被基膜包绕，它们往往都是假单极神经元（pseudomonopolar neuron）。这些神经元含有一个稍微大一点的核，呈现深的褶皱和明显的核仁。细胞质以富有神经微丝为特征，可见许多核糖体（ribosomes）线粒体及构成Nissl体的粗面内质网、高尔基器，偶尔可见致密核小泡（dense－cored vesicles）、致密体、多泡体和表面下池。无髓神经的突起经过骨螺旋板到达螺旋神经节内形成Ⅱ型神经节细胞，螺旋神经节内的Ⅱ型神经节细胞只占耳蜗神经节细胞的5%。来自这些细胞的无髓神经纤维到达脑干的耳蜗核。
（二）外毛细胞传出神经分布
外毛细胞底部大直径的有髓传出神经纤维起源于内侧上橄榄核内侧下核的细胞体。这些神经纤维可以同侧也可以对侧投射，以节内螺旋束走行在耳蜗的骨螺旋板内。这些小量的外毛细胞传出神经纤维都是双侧耳蜗投射的。
到外毛细胞的传出神经纤维在骨螺旋板内是由Schwann细胞形成的髓鞘包绕。通过缰孔以后脱去髓鞘，在内毛细胞下没有分支。以内螺旋束短距离走行，穿过内柱细胞，在穿过隧道之前以隧道螺旋束螺旋走行一段距离，然后，以隧道辐射纤维穿过隧道中部到达外毛细胞区域。在外毛细胞区向各个方向分支，以外螺旋束走行，每一个分支都终止到外毛细胞的基底部，这些末梢膨大充满突触小泡。也可以观察到一些传出神经纤维与出入神经纤维形成轴－树突触。这些纤维是内侧传出系统或是外侧传出系统还不清楚。
外毛细胞各排的神经分布之间也存在着差异，耳蜗各圈基底膜上第1排外毛细胞上的传出神经纤维分布的要密一些。大部分动物传出神经的分布由基底圈到顶圈呈梯度变化，大量的传出神经末梢支配耳蜗基底圈的每一排外毛细胞。通常认为传出神经纤维只与外毛细胞的底部形成突触，耳蜗的顶圈有25%的外毛细胞其传出神经终端位于毛细胞的核以上。根据高尔基、Maillet染色和用辣根过氧化酶（horseradish peroxidase）示踪剂或生物素（biocytin）染色，在耳蜗顶圈这个区域里传出神经纤维的分支特征是相同的。在基底圈传出神经只在限定的区域内发出分支以神经突起散布开来。在耳蜗顶圈的传出神经纤维以外螺旋束螺旋走行一段距离，然后互相分离再投射到外毛细胞。
在神经终端的胞质内，许多清楚的突触小泡在突触前膜的电子致密投射区聚集，也可以观察到少量的致密核小泡和线粒体。突触前和突触后膜电子密度增加，被突触间隙（synaptic cleft）分开。在毛细胞的细胞质内扁平的突触下池与被覆在毛细胞的侧壁上的表面下池相连续，这样的结构在突触后膜上可以观察到。这些结构与内毛细胞下的传入神经纤维上的传出突触不同，在突触后膜上没有特化。乙酰胆碱传出神经纤维可以通过乙酰胆碱酯酶组织化学和乙酰胆碱转移酶免疫组织化学加以识别。胆碱乙酰基转移酶参与合成乙酰胆碱。乙酰胆碱的终端还可以通过突出体素（synaptophysin）进一步识别，突出体素是一种突触小泡内的特异性完整膜蛋白。这些物质的染色显示在许多传出神经标记末梢的连续切片，电镜下观察到的许多神经末梢有很好的相关性。
用其他不同的神经递质和神经递质相关物质免疫活性对传出神经的进一步分支也进行了识别研究，例如谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase，GAD）和γ－氨基丁酸、脑啡肽（enkephalins）、强啡肽、降钙素基因相关肽。外毛细胞底部这种类型的传出神经末梢的位置和分支特征都不相同。含有乙酰胆碱和CABA的神经纤维交互分布（reciprocal distribution），及含有乙酰胆碱的神经纤维大部分都分布在耳蜗的基底圈，含有CABA的神经纤维主要分布在耳蜗的顶圈。含有乙酰胆碱的神经纤维交叠分布，而含有CABA的神经纤维分布就比较局限，以辐射方向与外毛细胞的柱状呈点状形成狭窄的支配特征。含有GABA的神经纤维终端在网状板附近核的上方与外毛细胞形成突触，或者在位于外毛细胞下方的传入神经纤维形成轴树突触（图4－5）。
图4－5 耳蜗传入神经（A）和传出神经（E）与外毛细胞连接（引自Yehoash Raphael ＆Richard A Altschuler，2003）
（三）外毛细胞的双重神经突触联系
在有些动物中外毛细胞上有双重神经突触联系的证据，一个单个的神经末梢拥有两种类型的突触特化，传入和传出神经。在扣形的末梢内，传入神经突触位于外周，在毛细胞相应的活性区域以膜的犬牙交错为特征，突触前结构突触棒与突触小泡一起位于外毛细胞侧。在突触后神经末梢膜以电子致密物质为特征。传出神经突触可以在扣形的终端中性区域部分观察到。在突触前的神经终端靠近其细胞膜附近有一个突触小泡区域，突触前和突触后都有一层电子致密层。突触后毛细胞有一个突触下池位于神经终端的对侧。这样，双重神经的信息，传入和传出信息在一个外毛细胞之间和一个神经终端之间就可以传递了。
位于外毛细胞侧面和底面的Deiter细胞杯与外毛细胞侧面的表面下池并列分布。来自内侧橄榄耳蜗传出神经系统的传出神经在外毛细胞底部形成多种突触连接，与突触下池并排分布。传出神经终端含有乙酰胆碱，也可能含有γ－氨基丁酸和钙调素基因相关肽，它们在神经终端内的协同作用尚不清楚。在外毛细胞突触后的活动区内，传出终端有乙酰胆碱受体分布，包括具有抑制作用α－7亚单位和α－10亚单位的离子型烟碱酸型受体，也可能存在代谢型与第二信使有联系具有受体复合物的部分。γ－氨基丁酸受体和钙调素基因相关肽的神经肽受体也可提供一些抑制作用。特殊类型的离子通道包括K＋离子通道均有助于对传出神经产生突触后反应。外毛细胞与Ⅱ型螺旋神经节细胞的外周突形成传入连接。突触前的谷氨酸由外毛细胞底部的小泡池释放出来，作用于突触后传入神经的谷氨酸受体。
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