《人工听觉：新视野》是2011年Springer出版的“听觉研究手册系列”丛书的一卷Auditory Prostheses New Horizons的中文版，覆盖了当前人工听觉的新进展。原书邀请了全世界30多位专家，全面总结人工听觉发展的各个方向，介绍新的研究进展。《人工听觉：新视野》共15章，主要内容包括听觉神经假体的发展、双侧人工耳蜗、声听觉与电听觉的结合、适用于传导性和感音神经性听力损伤的植入式听力设备、前庭植入系统、光刺激听神经、贯穿听神经式电极阵列、耳蜗神经核听觉假体、中脑听觉植入系统、CI植入后中枢听觉系统的发展和适应、CI植入者的听觉训练、小儿人工耳蜗植入者口头及书面交流的发展、音乐感知、声调语言与人工耳蜗、CI植入者的多感觉处理等。书末附彩图以便查阅。
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《人工听觉：新视野》可供听觉研究方向的科研人员参考使用。
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第1章 听觉神经假体的发展 曾凡钢 1 引 言 20世纪六七十年代是人工听觉假体发展的黄金时代。在那令人振奋的20年间，各种竞争的想法和创新的实验推动人工听觉取得了巨大的进展。这20年（1960～1979年），总让作者联想到中国的战国时代（Zeng et al.，2008）。此间，House（1974）推出的单通道人工耳蜗和Clark等（1977）推出的多通道人工耳蜗之间的竞争被推到了风口浪尖：前者在1984年成为早的商用人工耳蜗产品；而后者却成为成功的神经假体。多通道人工耳蜗已经帮助全世界超过20万聋人在一定程度上重建了听觉功能。我们评价人工耳蜗所取得的成就之非凡，一方面，作为产品，它需要和传统助听器及触觉助听器等同类产品展开竞争；另一方面，作为新事物，它需要打破传统主流思想和聋人群体的疑问（Levitt，2008）。20世纪八九十年代，一系列人工耳蜗的技术进步，尤其是信号处理策略的突破，大大提高了人工耳蜗植入者的听声效果（Loizou，2006；Wilson and Dorman，2007）。 图1.1 3家人工耳蜗制造商，不同年代系列产品在句子识别得分。包括Cochlear公司的Nucleus系列，AB公司的Clarion系列，以及Med-El公司产品（改编自（Zeng et al.，2008），图3） 图1.1中显示了3家主要人工耳蜗厂商不同时代产品的语句识别得分。所有厂家的当代人工耳蜗产品均采用类似的信号处理策略——在有限数量的频段内提取时域包络信息，并通过植入耳蜗内的12～22个电极的非同时刺激来表达这些信息。人工耳蜗植入者普遍表现出较好的言语识别效果（安静环境下的言语识别率可达到70%～80%），半数的植入者都可以进行电话交流。 尽管在安静环境下的言语识别效果良好，人工耳蜗植入者和正常听力者的听觉能力之间依然存在鸿沟。举例来说，植入者在噪声环境下的听声效果很糟糕，稳态噪声背景下，有接近15dB的损失；竞争语音环境中，有近30dB的听力损失（Zeng et al.，2005）。植入者对音乐的感知也同样有限：如果说对节奏的识别还差强人意，那么对旋律和音色的感知只能说微乎其微（McDermott，2004）。后，对于使用声调语言（汉语普通话、泰语、越南语）的植入者（Peng et al.，2008），声调的感知和发声的能力与正常听力者相去甚远（图1.2）。 图1.2 正常听力（NH）人群和人工耳蜗（CI）植入者在噪声下言语识别能力（a）、音乐和声调识别能力（b）的比较。噪声下言语识别能力，通过刚好能达到50%言语识别率时的信噪比来体现，音乐识别能力通过旋律识别的正确率来体现，声调识别率通过汉语普通话声调识别的正确率来体现（改编自（Zeng et al.，2008），图21） 为了让人工耳蜗植入者的康复效果更接近正常听力者，亟待引入新的概念和手段。人工耳蜗也的确在不断创新，与21世纪的前5年相比，近5年（2006～2010），关于人工耳蜗的文献已经从1196篇增长到1792篇（图1.3）。这些增长主要来源于双侧人工耳蜗，相关主题的文献几乎增长了一倍；另外，助听器与人工耳蜗联合使用的研究文献增长了4倍之多。而中脑刺激及光学人工耳蜗这些新的手段也开始涌现。 图1.3 自1972年到2010年12月，每年从PubMed检索的关于人工耳蜗的文献数量 （：// href='#'>.ncbi.nlm.nih.gov） 在2004年，Springer出版的“听觉研究手册”里包含了人工耳蜗一卷，着重介绍电刺激听觉的基础科学与技术。而本卷将传统人工耳蜗的内容，关注新的技术进展，内容包括从双侧植入到中脑刺激器；同时也介绍新的评估手段，内容包括从听觉训练到跨模态处理。 2 技术的发展 随着技术的进步，人工耳蜗的功效已经被极大地提升，被应用于更广泛的听觉相关疾病的治疗。下面将从两个角度介绍这些技术：一方面，听觉感知可由多种形式的能量诱发（图1.4）。正常的听觉通路中，声波能量被转换为机械振动，并进一步转换为电势能。在有缺损的听觉通路中，根据听觉损失的种类和程度，可分为不同的治疗方法。大多数耳蜗受损的患者，症结在于听觉通路中机械放大功能受损。助听器可以对声信号进行放大，通过佩戴助听器可以在一定程度上弥补声音传导中的损失（图1.4的条通路）。为了增大放大倍数和减少不良声学反馈，声音可以直接被转换成机械振动来刺激中耳（图1.4的第二条通路）。但对于重度耳聋患者，传统的人工耳蜗跳过了听觉通路的前端部分，将声信号转换为电脉冲，来直接刺激耳蜗内残存的听神经（图1.4的第三条通路）。近，光学刺激也被发现可以直接激活神经组织（图1.4的第四条通路）。这将很有可能取代传统的电刺激，成为一种新的刺激手段，用于神经刺激器。 图1.4 对听觉系统听力重建的不同刺激方法。助听器图片摘自 href='#'>.starkey.，中耳植入系统图片摘自 href='#'>.medel.，人工耳蜗图片来自 href='#'>.cochlear.，以及光学刺激图片来自 href='#'>.optoiq.（后附彩图） 另一方面，刺激听觉系统的不同部位，可以用来治疗不同类型的听觉受损疾病。助听器可以将声音放大来治疗耳蜗损伤。对佩戴助听器的人来说，放大的声刺激通过耳道传至鼓膜（听力正常者的鼓膜接收的声刺激直接来源于外耳道，没有经过人为放大）。整个中耳听骨链中从砧骨到蹬骨都可以进行机械式刺激，提供更大的放大倍数，用于治疗与外耳道塌陷或慢性耳科疾病相关的传导性听力损失。用电脉冲或激光直接刺激听神经，可以让人产生听觉感知。这种方法主要用于内毛细胞缺失的患者。通过刺激从耳蜗核到皮层的整个听觉中枢系统，可以治疗听神经瘤及其他神经疾病。另外，电刺激已经被应用于治疗听神经病、耳鸣和多种其他疾病（Trimble et al.，2008；van de Heyning et al.，2008；Teagle et al.，2010），但这些方面的内容本书没有涉及。 单侧人工耳蜗技术成熟后，很自然地扩展到双耳植入。在过去十年（2000～2010年）里，双侧植入的数量剧增，相关的科学理解也逐渐成熟。早在1993年，van Hoesel就开展了例双侧人工耳蜗研究（van Hoesel et al.，1993）。在第2章，他将系统地综述双侧植入的原理、进展和现存问题。与单侧植入相比，双侧植入可以确保“好耳”得到植入。双侧植入提高了噪声下的双侧言语识别效果和声源定位能力，伹效果十分有限，且提升的原因几乎都来源于利用了双耳间声级差的声学头影效应。目前（2010年）还没有证据说明双侧植入者能够有效地利用双耳间时间差，来获得功能型双耳听觉。一方面可能源于植入者被剥夺双耳听觉的时间较长（Han
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