南開大學團隊研制全球首款仿生聽覺神經接口

記者13日從南開大學獲悉，該校電子信息與光學工程學院徐文濤教授團隊成功研制出全球首款仿生聽覺神經接口，為傳統人工耳蝸之外的聽覺重建提供了全新的電子替代、修復技術新路徑。

相關成果以“An artificial neuromorphic interface for auditory restoration”為題發表于國際頂級學術期刊《自然·材料》(Nature Materials)。

人耳能夠聽見世界，并不僅僅依靠耳朵，更依賴一條將聲音信息傳遞給大腦的“高速公路”——聽覺神經。當這條“高速公路”受損甚至缺失后，能否像修復電路一樣，為大腦重新接上一條“人造神經”？長期以來，這被認為是聽覺修復領域最具挑戰性的課題之一。

數據顯示，全球近3%的人口受到感音神經性耳聾困擾。傳統人工耳蝸能夠完成聲音采集和電信號轉換，卻仍需要依賴患者自身保留的聽覺神經完成“最后一公里”的信息傳輸。一旦聽覺神經缺失或功能嚴重受損，再先進的人工耳蝸也難以發揮作用。

據悉，該團隊構建起能夠與哺乳動物神經系統深度融合的人造聽覺神經形態接口，實現了集聲音信號采集、神經形態編碼、自然語義處理、生物電信號輸出于一體的完整人造聽覺神經環路。

“目前人工耳蝸解決的是‘聽見’的問題，而且受限于固定時鐘驅動方式和有限電極數量，其在聲音時間分辨率、復雜環境下語音識別等方面，與天然聽覺系統還有明顯差距。”徐文濤介紹，“而我們的目標，不只是讓人造聽覺系統能夠‘聽見’，更重要的是讓它真正學會‘聽懂’，像天然聽覺神經一樣，對聲音進行篩選、識別和處理，再把有價值的信息傳遞給大腦。”

該團隊介紹，這套系統不只是聲音“聽見”聲音，更能夠像天然聽覺神經一樣，對聲音進行篩選、分析和編碼，讓“人造聽覺神經”從“聽見”到“聽懂”，標志著聽覺修復由“恢復感知”向“重建功能”邁出了關鍵一步。

據悉，這一成果是徐文濤教授自2018年在《科學》(Science)發表世界首條柔性人造觸覺傳入神經成果后，歷經8年在人造神經領域取得的又一原創性突破成果。