全球首款仿生聽覺神經接口研制成功
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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電子替代、修復技術新路徑。相關成果發表於國際期刊《自然·材料》。
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採集和電信號轉換,卻仍需要依賴患者自身保留的聽覺神經完成“最后一公裡”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。如何突破天然神經缺失這一瓶頸,構建能夠直接替代生物聽覺神經的信息傳輸系統,是國際神經修復領域長期攻關的重要方向。
“目前人工耳蝸解決的是‘聽見’的問題,受限於多重因素,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,他們的目標,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。
圍繞這一目標,研究團隊首次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,實現了集聲音信號採集、神經形態編碼、自然語義處理、生物電信號輸出於一體的完整人造聽覺神經環路。
據介紹,整套系統將聲信號採集、神經形態編碼、自然語義處理、生物電信號輸出等多個功能模塊集成到同一平台,與活體神經建立穩定連接,實現了聲音感知、信息處理和神經傳遞的完整閉環。
簡單來說,該系統不只是“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”,標志著聽覺修復向“重建功能”邁出了關鍵一步。
在動物實驗中,植入團隊研發的仿生聽覺神經接口后,失聰兔不僅重新建立了聲音感知能力,還能夠識別不同語音指令,並完成“打字”“踢球”等對應行為任務,實現了從“聽見聲音”到“理解語義”,再到“完成動作”的完整人造聽覺神經信息處理鏈路。
“下一步,團隊將繼續圍繞神經修復與仿生智能開展研究,加快推動核心技術向臨床應用和產業化轉化。”徐文濤說。(記者陳曦 通訊員高雨桐)
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