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来源:中科院半导体所发布时间:2022-09-091060浏览
询问 AI
本文转载自公众号“把科学带回家”（ID：steamforkids）
作者：万物
撰文 苏澄宇
1929年，普林斯顿大学的欧内斯特·格伦威夫教授正在着手一个实验，他叫来了助手查尔斯·威廉·布雷，并带了一只猫。
他们要将这只猫改造成一部可以工作的电话。这个实验听起来耸人听闻，似乎和创造科学怪人弗兰肯斯坦没什么区别。
欧内斯特·格伦威夫和他的助手 图源：[princeton.edu]
科学家首先得保证这只猫是在活着的情况下完成实验。为了做到这点，他们给猫打了镇静剂，然后像汉尼拔一样，打开了猫的头骨。
之后找到猫的听觉神经，用一根电话线连在上面，电话线连着电话听筒。
接着，他的助手布雷在猫的耳朵边说话，而格伦威夫则在14米外的一个隔音房间里，拿着听筒，看能不能听到声音。
结果，当布雷发出某一特定频率的声音时，格伦威夫从听筒里听到了相同频率的声音。如果声音频率变高，听筒里传出的声音频率也会变高。
猫咪电话的实验证明了耳蜗是有微音电位的，简单来说，就是听觉神经的的电信号频率和声音频率是相关的。
为了进一步验证研究结果的准确性，科学家又改变条件做了几次实验。如果把电线连在其他神经和组织上，是听不到声音的；如果限制了猫头部的血液循环，同样也听不到声音。
1930年，欧内斯特·格伦威夫将研究发表在论文上
因为这项研究，1936年，格伦威夫和布雷被实验心理学家协会授予了第一枚霍华德·克罗斯比·沃伦奖章。看到这，估计你觉得这研究几乎没什么意义，搞不懂为什么会获奖。
如果我和你说，正是他们的研究奠定了人工耳蜗的基础，让约七十万听觉障碍的人再次听到美妙的声音，你还会这么想吗？
在猫咪电话的实验之前，人类在探索声音转变为电信号这件事上几乎没什么进展。唯一的一个相关研究，还是在1800年，一位意大利的科学家亚历山德罗·伏特（对，就是发明电池的那个伏特）做了一个相当冒险的实验。
亚历山德罗·伏特 图源：Wikipedia
把两根金属杆放到自己耳朵内，然后导入50v的电压，整个人都快被电晕了，这不重要，重要的是他听到了液体煮沸发泡的声音。
伏特用来电击耳朵的设备图源：Potter
这是非常危险的一件事，千万不要模仿！
至此后的一百多年时间里，耳蜗的电信号研究一直处于停滞状态（有人想通过电击来治耳聋，这无异于天方夜谭）。
1801年，一位德国科学家 Carl Grapengiesser 试图通过电击治疗听觉障碍的原理图图源：Grapengiesser
直到1928年的这个实验，证明了耳蜗微音电位。这种现象后来用格伦威夫的名字命名，称为“Wever-Bray”效应。
1977年，佩戴人工耳蜗的患者 图源：Chouard
之后，人工耳蜗的技术不断创新、完善，让聋人听到的声音越来越清晰，植入的过程也越来越安全。
1984年的人工耳蜗
现代的人工耳蜗由两个主要部件组成，内部部件是植入体。
现代人工耳蜗 图源：ab
外部部件是声音处理器，可以佩戴在耳朵上，也可以佩戴在身体上。
内部部件
外部部件
外部部件通过麦克风，捕捉周围的声音（1），之后将声音编码处理，排除噪音（2），然后传入处理电路，转换为电信号（3），最后将电信号通过电极传入听觉神经，就能听到声音了。
人工耳蜗示意图
可能会有人想问，助听器和人工耳蜗有什么区别。助听器并不能治疗先天的失聪，都是给老人戴的，只是辅助而已。
而人工耳蜗可以让完全失聪的人听到声音，其中最重要的人群是先天失聪的小孩，给了他们听到世界声音的机会，学会说话，当然这也得通过训练才行。
佩戴人工耳蜗的女孩 图源：House Research Institute
人工耳蜗也并不完美，并不能一比一地真实还原外界声音，音频总会有损失，但不管怎么说，总比完全听不到好多了。
可以这么说，没有那只猫咪电话，也许现在人工耳蜗还没发明出来，那七十万听觉障碍的人也许一辈子就听不到声音了。
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编辑：六块钱的鱼
新闻来源：中科院半导体所，文中所述为作者独立观点，不代表icspec立场。更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议，请联系微信客服specltkj。
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