在电刺激听觉中传递双耳时序线索的最佳耳蜗位置

在日常生活中寻找声音

对于使用双侧人工耳蜗的人来说，在嘈杂的咖啡馆里跟随朋友的声音或判断一辆鸣喇叭的车来自哪个方向可能出乎意料地困难。我们的脑通常比较两耳到达声音的微小时间差来确定声源位置。然而，现有的人工耳蜗并不擅长恢复这些精细的时序线索。本研究提出了一个简单但重要的问题：如果我们在耳内植入阵列的不同位置上谨慎选择发送时序信息的位置，能否帮助双侧人工耳蜗使用者更准确地判断声音来源？

两只耳朵通常如何协同工作

在自然听觉中，大脑依赖两类主要线索来定位声音：响度差和到达时间差。某一侧更响的声音告诉我们声源更靠近该侧。对于低频声音，大脑特别关注微秒级的时间差，这些差异由耳蜗（蜗牛形的内耳结构）编码。耳蜗的顶端对低频尤其敏感，提供非常精细的时序信息。而在使用人工耳蜗的人中，大多数临床设备侧重于响度线索和言语清晰度，使用非常快的电脉冲，这会模糊两耳之间这些微妙的时间差。

为什么现有植入物不够理想

现代双侧人工耳蜗通过各自独立的处理器向两耳发送声音，这些处理器并未严格同步。这意味着到达左右耳的电脉冲可能会相差数百微秒——足以混淆大脑的方向感。为了提高言语可理解性，植入系统还倾向于在所有电极上使用高刺激速率。这些高速率有利于跟踪快速的言语变化，但不利于保留精确的两耳时间差。早期实验表明，在某些电极上使用较慢的脉冲率可以提高时序敏感性，但这种益处在个体之间差异很大。这种不一致性提示需要更个性化的方法。

针对时序线索的个性化目标

研究人员招募了14名双侧人工耳蜗的成年人，这些受试者已经表现出至少一定程度的时序敏感性。使用同步的研究硬件，他们首先测量了每位受试者在仅刺激一对电极时检测微小时序偏移的能力，分别在每只耳的植入阵列上取样五个位置。基于这些测试，为每位听者确定了时序敏感性最强的“最佳”电极对和最差的“最差”电极对。随后他们设计了四种听觉策略：一种是在所有电极上仅使用快速脉冲；一种“交错”（Interleaved）策略每隔一个电极使用慢脉冲；以及两种个性化的“混合速率”策略，其中仅将慢脉冲应用于单一电极对——要么是该人的最佳对，要么是最差对，其余电极使用快速脉冲。听者随后执行模拟左右声源判断的任务，使用简单的音调复合音和录制的类似言语的词语。

有效与无效的结果

当声源是稳定的非言语音调时，使用包含多个慢速通道的交错混合速率策略，在判断左右方位上总体上优于其他任何策略。值得注意的是，个性化的“最佳”策略——在每个人的最佳电极对处仅使用一个慢速通道——相较于全速率策略也能改善表现，并且优于“最差”策略。这表明精心选择单一良好耳蜗位置确实可以提高基于时序的简单声音空间听觉。然而，当信号为真实录制的词语时，“最佳”策略的优势大多消失。许多参与者的最佳时序位点位于耳蜗的高频端，而所用的具体语音样本并不总是在这些位置有强烈能量。因此，该位置的慢速通道在时间上无法被充分激活，从而不足以为言语提供可靠的时序信息。

为什么多个位置更重要

研究还考察了诸如失聋年龄和在植入前经历深度听力丧失年限等因素与时序敏感性的关系。那些在生命后期才失去听力且在植入前经历较短年限深度丧失的人，通常在其电极阵列上表现出更好的时序敏感性。无论听力史如何，时序表现沿阵列存在变化，而对大多数听者来说，最敏感的时序位点并非如自然声学听觉那样位于低频端，而更常见于基底部（更高频）位置。这表明电刺激听觉并非简单复制内耳的自然接线，时序线索的最佳位置可能出现在意想不到的部位，并且在个体之间存在差异。

这对日常聆听意味着什么

对普通读者来说，主要结论是：内耳的一个“甜点”位置不足以为现实世界的声音恢复近似自然的方向感。研究表明，将慢速、精确定时的脉冲送到听者个体的最佳位置，能够改善对简单音调的时序感知。但言语更为复杂——其声学模式在频率和时间上不断跳变——因此这些时序线索需要在多个有效的植入位点上传递，才能持续有用。未来的人工耳蜗设计和配适策略可能需要既个性化选择承载时序信息的电极，又在多处传播这些信息。若实施得当，这类混合速率、多点策略可能使植入使用者更接近许多正常听力者所理所当然的自然声源定位能力。

引用: Borjigin, A., Dennison, S.R., Thakkar, T. et al. Best cochlear locations for delivering interaural timing cues in electric hearing. Commun Med 6, 240 (2026). https://doi.org/10.1038/s43856-026-01470-4

关键词: 人工耳蜗, 双耳听觉, 声音定位, 双耳时间差, 个性化刺激