全球首款!南开大学成功研获人造听觉神经

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7月13日消息,南开大学徐文涛教授团队推出全球首款仿生听觉神经接口,相关成果登上国际顶级期刊《自然·材料》,给听力受损人群带来全新治疗方案,彻底打破传统人工耳蜗存在的技术瓶颈。

听力受损人群规模不小,全球大约3%的人饱受感音神经性耳聋困扰。现在普遍使用的人工耳蜗只能简单收集声音、转换电信号,想要正常传递声音信息,必须依靠患者自身完好的听觉神经。

如果听觉神经严重受损甚至完全缺失,再昂贵的人工耳蜗也起不到作用。除此之外,人工耳蜗处理声音的方式死板,电极数量有限,嘈杂环境里很难分辨人声,还原声音细节的能力远不如人体天然听觉系统。

这套人造听觉神经和传统设备有本质区别,整套系统整合声音采集、神经编码、语义处理、生物电信号输出四大模块,形成一条完整的人工听觉通路。

它可以直接和哺乳动物神经结合,不用依赖人体原有听觉神经,相当于搭建一条全新的信号传输通道。

设备会先模拟人耳感知各类声响,再像人脑一样自动筛选有用声音、过滤杂音,最后转换成神经能识别的电脉冲传给大脑,不只是单纯听见声音,还能读懂声音里的语义信息。


人造听觉神经形态接口示意图

团队开展动物实验验证效果,失聪兔子植入这套设备后,不仅重新恢复听觉,还能听懂不同语音指令,按照要求完成打字、踢球等动作。

从接收声音、理解语言到做出对应行为,整套信息传递流程完整落地,证明人造神经具备和天然听觉神经相近的信息处理能力。

这项成果不是团队短期突破,早在2018年,徐文涛团队就造出世界第一条柔性人造触觉神经,时隔8年再次拿下人造听觉神经原创成果。

2017年回国后,他组建了一支40多人的青年科研队伍,队员平均年龄不到30岁,一步步打通材料研发、器件制作、系统集成、活体实验全流程,搭建覆盖视、听、触、嗅、味多感官的人造神经技术体系,全部核心技术与专利都掌握在国内手里。

过去国内相关研究大多参与国际合作,如今实现完全自主原创,在仿生神经电子领域站稳国际前沿。

下一步团队不会停留在实验室阶段,会加速技术落地,推进临床测试与产业化开发,未来有望应用在神经修复医疗、脑机接口、智能机器人等多个领域,为耳聋患者、残障人群提供新的康复选择。

扩充科普:

传统人工耳蜗,就是替代受损的耳蜗毛细胞,直接用电极刺激耳蜗内部,前提是你的听觉神经完好,才能把信号送进大脑。

听觉神经,是一束连接耳蜗和大脑听觉中枢的神经纤维。耳蜗产出电信号后,全部靠听觉神经这条通路,一路传递到大脑对应区域,大脑收到信号,人才会真正 “听见、听懂声音”。

如果这条神经断了、严重受损,就算耳蜗完全健康,信号也传不到大脑,人依旧听不到声音,普通人工耳蜗完全没用。