近日，南开大学电子信息与光学工程学院徐文涛教授团队成功研制出全球首款仿生听觉神经接口，为传统人工耳蜗之外的听觉重建提供了全新的电子替代、修复技术新路径。相关成果以“An artificial neuromorphic interface for auditory restoration”为题发表于国际顶级学术期刊《自然·材料》（Nature Materials）。
徐文涛教授为论文独立通讯作者，南开大学博士研究生刘甲奇为第一作者，于千博、赵丰为共同第一作者。
数据显示，全球近3%的人口受到感音神经性耳聋困扰。传统人工耳蜗能够完成声音采集和电信号转换，却仍需要依赖患者自身保留的听觉神经完成“最后一公里”的信息传输。一旦听觉神经缺失或功能严重受损，再先进的人工耳蜗也难以发挥作用。如何突破天然神经缺失这一瓶颈，构建能够直接替代生物听觉神经的信息传输系统，是国际神经修复领域长期攻关的重要方向。
“目前人工耳蜗解决的是‘听见’的问题，而且受限于固定时钟驱动方式和有限电极数量，其在声音时间分辨率、复杂环境下语音识别等方面，与天然听觉系统还有明显差距。”徐文涛介绍，“而我们的目标，不只是让人造听觉系统能够‘听见’，更重要的是让它真正学会‘听懂’，像天然听觉神经一样，对声音进行筛选、识别和处理，再把有价值的信息传递给大脑。”
人造听觉神经形态接口示意图
围绕这一目标，研究团队首次构建起完整的仿生神经形态听觉修复界面。系统将声信号采集、神经形态编码、自然语义处理、生物电信号输出等多个功能模块集成到同一平台。系统首先模拟耳蜗感知声音，再借鉴大脑神经网络对声音进行筛选和分析，最后将处理后的信息转换为生物神经能够识别的电脉冲，与活体神经建立稳定连接，实现了声音感知、信息处理和神经传递的完整闭环。
在动物实验中，植入团队研发的仿生听觉神经接口后，失聪兔不仅重新建立了声音感知能力，还能够识别不同语音指令，并完成“打字”“踢球”等对应行为任务。该系统不只是“听见”声音，更能够像天然听觉神经一样对声音进行筛选、分析和编码。
2018年6月，斯坦福大学鲍哲楠、首尔大学Tae-Woo Lee、南开大学徐文涛团队联合在《科学》杂志发文，报道了一种基于柔性有机电子器件的高灵敏度仿生触觉神经系统，世界上首条柔性人造触觉神经的问世。这种人造神经触觉系统具有良好的生物兼容性、柔性和高灵敏度，在机器人手术、义肢感触等领域具有应用前景。
这一成果是徐文涛教授此后历经8年在人造神经领域取得的又一原创性突破成果，标志着南开大学在仿生神经电子与神经修复领域持续领跑国际前沿。
徐文涛教授（右一）与团队在进行科研实验
自2017年回国以来，徐文涛带领团队持续深耕人造神经研究，构建起一支平均年龄不足30岁的40余人青年科研团队，逐步打通材料研发、器件制备、系统集成、生物验证等全创新链条，构建起覆盖视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等多模态人造神经技术体系，拥有完整自主知识产权和核心专利，实现了从参与国际合作到自主原创突破的跨越。
下一步，团队将继续围绕神经修复与仿生智能开展研究，加快推动核心技术向临床应用和产业化转化，力争在神经假体、智能医疗、脑机接口、具身智能等领域取得更多原创成果，为高水平科技自立自强、服务人民生命健康贡献南开力量。
全球首款仿生听觉神经接口的诞生，是徐文涛教授团队过去八年持续积累的深厚根基——他们用一系列原创成果构建起完整的人造神经技术体系。当失聪兔能够识别语音指令并完成踢球动作，人造听觉系统真正学会了“听懂”，也向临床应用和产业转化迈出了坚实一步。南开大学正以扎实的基础研究，回应着人民生命健康的迫切需求。
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本文素材来自：南开大学新闻网等
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