破碎的世界模式

在你的头脑中，你带着一个世界的模型。这个模型是用大脑从感官中收集到的所有信息构建的。它告诉你东西在哪里，哪些东西是危险的或可取的，谁害羞，谁喜欢炫耀。该模型通过从你的眼睛、耳朵、鼻子和嘴巴以及身体周围监测触觉和温度的传感器输入的新信息不断更新和改进。你的大脑喜欢信息，总是在饥渴地寻找更多信息。

但是，当信息因为太暗而看不见或太吵而听不到而停止从感官流动时会发生什么?在这种情况下，大脑通过更加专注于其他感官来填补缺失的信息。例如，如果你试图跟上一段对话，但你无法从耳朵获得足够的信息，你就会更多地关注说话人嘴唇的运动。如果你走在黑暗的街道上，认为你瞥见有人潜伏在阴影中，你会更加仔细地听脚步声。

不幸的是，你的大脑不能总是通过更加专注于其他感官来获得所需的信息。如果你在一个嘈杂的大厅里，嘈杂的声音完全掩盖了你想听到的声音，你不能通过更密切地关注这个人的嘴唇来获得你需要的所有信息。对许多人来说，这种困难不是暂时的，当背景噪音消失或灯打开时就会结束。有些人的大脑缺少信息，不是因为太暗或太吵，而是因为感觉工作不正常。人们发明了眼镜和助听器等巧妙的设备来解决这个问题，但有时它们无法修复破碎的感觉。那么，我们如何给大脑它所需要的信息呢?我们已经知道，大脑使用其他感官来收集缺失的信息。也许我们可以通过另一种感觉来传递缺失的信息。

用手腕倾听

许多听力受损的人很难弄清楚声音来自哪里。这可能会导致很多问题。例如，当你突然听到一辆卡车向你呼啸而来时，如果你不知道它来自哪里，你就很难躲开它!你的大脑也很难区分来自不同方向的声音，比如你面前的人的声音和你左边扬声器里响亮的音乐。

我和一组研究人员目前正在研究手腕上的振动是否可以帮助人们判断声音的来源。当耳朵运转良好时，你的大脑可以通过比较每只耳朵的音量来确定声音的位置。如图1如果声音在你的右边，声波就会通过空气直接进入你的右耳。但要到达你的左耳，声波首先需要经过你的头部。当声音被你的头挡住时，它会变得更安静，就像你关门时声音会变得更安静一样。这意味着你的大脑可以使用一个简单的规则来判断声音的位置:如果你左耳的声音更大，那么它一定是在你的左边，如果你右耳的声音更大，那么它一定是在你的右边。这是大脑判断声音所在位置的主要方式之一，而我们正是利用了这一规则。

我们将声音转化为振动，用手环在皮肤上无声地发出嗡嗡声。左耳听到的声音被转换为左手腕上的振动，右耳听到的声音被转换为右手腕上的振动。这意味着，就像耳朵一样，如果声音在右边，右手腕的振动更强，如果声音在左边，左手腕的振动更强。我们希望，通过使用与听觉相同的规则，大脑能够找出声音的位置。

我们的实验

我们的志愿者都有听力障碍，都使用了人工耳蜗，这是一种外科安装的助听器。他们坐在椅子上，扬声器围成半圆形，每只手腕上都戴着振动的腕带(图2一个)．我们测试了志愿者在仅用耳朵、仅用腕带、或者用耳朵和腕带时辨别声音来源的能力。1］．我们播放了一个扬声器的声音，然后问志愿者这个声音来自哪个扬声器。我们通过测量他们的答案与正确说话者的距离来计算他们对声音的定位程度。我们用度数来测量这个距离，即正确的演讲者和他们选择的演讲者之间的角度。我们一遍又一遍地重复这个过程，并计算出所有分数的平均值。我们对我们的发现非常满意!

有用吗?

图2 b显示结果。当只使用他们的耳朵时，我们的志愿者识别出的声音位置往往与正确的声音位置相差很远。然而，当他们单独使用振动腕带或将耳朵和腕带一起使用时，他们往往更接近正确的位置。有趣的是，当我们的志愿者同时使用手环和耳朵时，他们的表现最好。这是个好消息，因为它表明大脑乐于将手腕上的振动信息与耳朵上的声音信息结合起来。

腕带可以极大地提高人们定位声音的能力，这一发现尤其令人兴奋，因为这些改进是在几乎没有任何练习的情况下取得的。我们已经证明，当人们在10天内每天训练半小时时，他们在定位声音方面的能力会不断提高。2］．谁知道如果他们连续几个月甚至几年每天都戴这种腕带会有多好呢?

一种新型助听器?

除了帮助听力有问题的人更好地定位声音之外，我们还试图通过手腕上的振动来传递缺失的声音信息，从而改善他们听力的其他方面。例如，我们最近已经证明，当有很多背景噪音时，振动可以帮助耳蜗植入者更好地理解语音[3.，4］．在繁忙的教室、工厂和办公室等场所，这是一个常见的问题。

到目前为止，我们只证明了这种方法在实验室测试时可以帮助人们。现在，我们正在寻找一种可以在日常生活中帮助人们的设备。我们正在制作一种新的腕带(图3)，类似于智能手表或Fitbit，人们可以在实验室之外的日常生活中佩戴[6］．我们正在与世界上最大的助听器和人工耳蜗制造商之一合作，这样我们的腕带就可以无线连接到他们的听力设备上，收集每只耳朵的声音。我们也在开发自己的小型设备，为那些还没有佩戴助听器的人收集耳朵上的声音。

如果我们的腕带能在实验室之外工作，就能帮助世界各地的人。它们可能在贫穷国家特别有用，在那里，数百万人的听力损失没有得到治疗。例如，在印度这个人口超过10亿的国家，只有不到三分之一的听力有问题的儿童上学。7］．在贫穷国家，有听力问题的成年人找工作的可能性也小得多，因此经常被迫生活在贫困之中。像人工耳蜗这样的设备对大多数人来说太贵了，而贫穷国家缺乏适合这种设备的医生和医院设备。我们正在开发的腕带可以克服这些问题。它们的生产成本非常低，而且不需要高素质的医生或昂贵的医疗设备就可以安装。它们可以极大地改善数百万听力障碍患者的就业机会、教育和社会生活。我们正在尽最大努力实现这一目标。

利益冲突

作者声明，这项研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。

致谢

感谢我有幸在这篇文章中描述的研究中与之并肩工作的人:Robyn Cunningham, Sean Mills, Tobi Goehring, Sam Perry, Jana Zgheib和Ama Hadeedi。我也深深感谢André Brokmaan, Hans Fleschenberg, Sando, Helen Fletcher, Jana Zleb, Frederique Vee, Toby Wells和Davison Fletcher，感谢他们阅读本文并提供非常有用的反馈。作者的薪水由威廉·德芒特基金会提供。

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原文

↑弗莱彻，m.d.，坎宁安，r.o.，米尔斯，s.r.。人工耳蜗植入使用者空间听觉的电触觉增强。Sci代表。(2020) 10:1621。doi: 10.1038 / s41598 - 020 - 58503 - 8

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参考文献

[1]↑Fletcher MD, Cunningham RO, Mills SR.人工耳蜗植入使用者空间听觉的电触觉增强。Sci代表。(2020) 10:1621。doi: 10.1038 / s41598 - 020 - 58503 - 8

[２]↑Fletcher MD, Zgheib J.用于人工耳蜗植入和助听器用户的触觉声音定位。Sci代表。(2020) 10:14171。doi: 10.1038 / s41598 - 020 - 70379 - 2

[3]↑李志强，李志强，李志强。人工耳蜗使用者听觉听觉功能的实验研究。Sci代表。(2019) 9:11428。doi: 10.1038 / s41598 - 019 - 47718 - z

[4]↑Fletcher MD, Song H, Perry SW。电触觉刺激增强了人工耳蜗使用者在空间分离噪声下的语音识别能力。Sci代表。(2020) 10:12723。doi: 10.1038 / s41598 - 020 - 69697 - 2

［5］↑触觉刺激能增强听障者的音乐感知能力吗?前神经。(2021) 15:723877。doi: 10.3389 / fnins.2021.723877

[6]↑使用触觉刺激来增强听障听众的听觉感知。专家Rev Med设备。(2020) 18:63 - 74。doi: 10.1080 / 17434440.2021.1863782

[7]↑Krishnamoorthy K, Samy RN, Shoman N.在发展中国家启动人工耳蜗植入计划的挑战。Curr意见耳鼻喉头颈外科。(2014) 22:367 - 72。doi: 10.1097 / MOO.0000000000000088