刺激大腦可提高人工耳蝸功效

植入人工耳蝸的人，有的可以在植入后幾小時內識別語音，有的則需要幾個月或幾年。圖片來源：Michael Matthey/dpa/Alamy

研究人員發現，刺激與警覺性相關的神經元有助于植入人工耳蝸的大鼠學會快速識別曲調。研究結果表明，大腦中藍斑（LC）區域的活動可以改善失聰嚙齒動物的聽力。研究人員表示，這些發現對于理解大腦如何處理聲音非常重要，但這種方法距離幫助人類還有很長的路要走。該研究12月21日發表于《自然》。

人工耳蝸是在被稱為耳蝸的內耳區域使用電極，該裝置可將聲音轉換為刺激聽覺神經的電信號，大腦學會處理這些信號，便可理解聽覺世界。

一些植入人工耳蝸的人，在植入設備后數小時內就學會了識別語音，而還有一些人則需要幾個月或幾年時間。“自人工耳蝸出現以來，這個問題就一直存在，并且沒有任何解決的跡象。”美國洛杉磯南加州大學的Gerald Loeb說，他幫助開發了第一代人工耳蝸。

研究人員表示，一個人的年齡、聽力損失的持續時間以及植入物中處理器和電極的類型并不能解釋這種差異，這意味著大腦可能是差異的來源。“這有點像黑匣子。”馬薩諸塞州波士頓哈佛醫學院耳鼻喉科醫生Daniel Polley說，以前的大多數研究都集中在改進耳蝸設備和植入程序上。

Polley說，嘗試提高大腦使用該設備的能力，為改善耳朵和大腦之間的交流開辟一條道路。

為了探索這種關系，研究小組訓練了16只大鼠對音樂做出反應。當聽到特定的曲調時，動物可以把鼻子伸進盒子里獲得獎勵。當它們聽到其他曲調時，食物就不會出現，大鼠也學會了不用伸鼻子。

然后，研究人員通過手術使大鼠變聾，并在大鼠的耳朵里植入了一個裝有8個電極的人工耳蝸，每個電極都編碼一個曲調。作者重復了這個任務，只是這一次，當研究人員刺激電極時，動物會聽到與食物獎勵相匹配的曲調。

作者報告說，15天后，大鼠都學會了區分提供獎勵和沒有獎勵的曲調。研究人員注意到，當動物對曲調做出正確反應時，LC神經元的活動增加，而當它們隨機亂戳和犯錯時，LC神經元的活動減少。

盡管LC不是聽覺系統的一部分，但它為系統提供神經遞質去甲腎上腺素，從而提高警覺性；LC在認知、學習和記憶及注意力方面也有作用。當LC在整個聽覺系統和大腦的學習及注意力回路中釋放去甲腎上腺素時，就會加速聽覺信號的學習和處理。

在另一項測試中，作者刺激了一組大鼠的LC，另一組大鼠則沒有。沒有受到刺激的大鼠花了9天完成任務，而LC受到刺激的大鼠只花了3天就學會了。Froemke對LC在幫助動物使用人工耳蝸方面的強大功能感到驚訝。

研究人員警告說，刺激人類的LC可能是危險的。該區域向許多大腦區域發送信號，并調節戰斗或逃跑反應。澳大利亞墨爾本大學格雷姆·克拉克研究所的耳鼻喉科醫生Graeme Clark在20世紀70年代開發了第一個多通道耳蝸植入物，他說，刺激人的LC“會提高血壓和心率，并誘導其他自主反應”。

但Clark說，還有其他方法可以讓大腦回路與設備一起工作，比如在耳蝸層面引入神經遞質，這要安全得多。

論文合著者、紐約大學醫學院耳鼻喉科醫生Robert Froemke說，未來，使用技術改善聽力感知的工具可能會連接到人工耳蝸，人們可以用它來訓練自己。