正常听力依靠内耳特殊的毛细胞实现。健康人聆听声音时,声波传入外耳,带动鼓膜振动,再经由三块听小骨传导至内耳耳蜗。耳蜗外形如同蜗牛,宽度约 10 毫米,内部充盈液体,基底膜会跟随液体压力波产生振动。
附着在基底膜上的毛细胞分工明确:外毛细胞放大振动信号,内毛细胞把机械振动转换成神经电信号,传递给大脑形成听觉。
基底膜自带天然的频率分辨机制:高频声音刺激基底膜狭窄坚硬的基部,低频声音则作用于宽阔柔软的顶端。多数听力损失,根源在于毛细胞受损凋亡,而人类毛细胞不具备再生能力。
助听器只能依托尚存的毛细胞发挥作用;一旦耳蜗毛细胞大面积损毁,就需要绕过毛细胞,直接电刺激听觉神经,人工耳蜗技术由此应运而生。
人类对人工耳蜗的探索最早可追溯至 18 世纪末。亚历山德罗・伏塔把 50 伏电池贴近耳部,首次验证电刺激听觉神经能够产生听觉感受,但出于安全风险考量,相关实验没有继续开展。
20 世纪中期,相关研究迎来关键进展。
上世纪 60 至 70 年代,技术持续取得突破。1961 年,豪斯完成单电极植入尝试,最终因感染问题取出设备;1964 年,西姆斯正式提出 “人工耳蜗” 这一名称;1973 年,国际学术会议确立人工耳蜗基础安全标准;1977 年,美国国立卫生研究院的研究明确,设备必须实现语言识别能力。
同一时期,欧洲科研团队同步攻关:舒阿尔测试多电极植入方案,霍克迈尔夫妇研发出 8 通道人工耳蜗。
克拉克的研究成为行业转折点。受失聪父亲的经历触动,他深耕多电极植入技术,目标实现语言识别。
1976 年,他设计出适配耳蜗形态的柔性电极阵列;1978 年,为桑德斯植入 20 电极样机,设备优化后,患者能够辨识乐曲;1981 年,他与 Nucleus 公司合作推进商业化,精简外部处理器、研发专用芯片。
1984 年,3M 公司单电极人工耳蜗获得美国 FDA 批准,但仅能使人感知声音,无法听懂话语。
1985 年,Nucleus22 型人工耳蜗获批上市,第一次让部分听障人群脱离唇读,直接理解语言。克拉克的一系列成果搭建起现代人工耳蜗的技术框架,至今帮助数百万听力障碍者重获听觉。
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