微型电子感测器助识别声音
2023-06-13 3107 王寒 澳门日报
人工耳蜗是一种尖端的医疗设备,也是称作是目前唯一一项能够恢复人类五种感官之一(听觉)的科学技术。作为比助听器更进一步的技术产品,人工耳蜗并不是放大声音,而是绕过内耳中受损的部位,通过电刺激使您听到声音。德国研究人员日前设计了一种微型电子感测器,这种感测器类比人耳中耳蜗的工作方式,可用于助听器或麦克风,能在嘈杂的环境中辨别声音。
德国研究人员表示,这一感测器首次集成了内耳处理声音信号的过程,这使得它比以前开发的装置更高效、更快速。如果佩戴者身处一家繁忙的餐厅,它会改变毛细胞对旁人发出声音的频率的反应,这样佩戴者就可听到背景杂音之外的声音。
该感测器长约三百五十微米,宽约一百五十微米,由一条硅片组成,可将声波转换为不同频率的电信号。这条硅片连接到一个执行器,可改变它对不同频率的回应方式。这意味着如果有人从安静的办公室走到嘈杂的街道上,感测器也可适应。
为了进一步揭示人工耳蜗恢复听力的神经机制,研究人员通过一项大鼠研究阐明了使人工耳蜗恢复听力的神经机制。这项研究提供了途径,有助于改善广泛使用的医疗器械的性能。人工耳蜗植入可帮助全聋患者恢复听力,但反应差异很大。有些接受植入的患者可以在植入物启动后数小时内理解谈话,但有些人即使在数月之后仍无太大起色。为理解原因,研究人员为十六只耳聋大鼠定制了人工耳蜗,研究其与听觉恢复有关的脑活动模式。
研究发现,和人类一样,大鼠对植入物的反应差异也很大:在这项研究中,大鼠蓝斑核(一个与学习有关的脑干区域)的启动预测了正反应。当同一脑区被人工启动后,观察到的动物间差异消失了——所有以这一方式刺激的大鼠,在植入后几天内都表现出了对声音的回应。
蓝斑核中的神经元製造并释放出神经调节物质去甲肾上腺素,随之会影响多个神经网路的结构和功能。这一大脑“重连”是学习的关键特徵;当人工耳蜗不成功时,可能是由于蓝斑核没有充分参与,大脑未能重连自身。
综上所述,研究人员指出,结合大鼠研究等信息,设计了这款最新的微型电子感测器,目前每个微型感测器只能在一个很小的频率範围内工作,所以需要三十到六十个感测器才能覆盖人类听觉的範围。
新 丁
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