全球約7億人正面臨致殘性聽力損失，而傳統助聽設備對20%的重度患者（如內耳結構損傷者）收效甚微。盡管人工耳蝸拯救了部分患者，但約1/3使用者仍無法接聽電話，聽覺腦干植入則因手術風險高難以普及。為此，劍橋團隊獨辟蹊徑，將慢性疼痛治療裝置——脊髓電刺激系統（SCS）改造為“神經傳聲筒”：通過植入電極將聲音轉化為高精度電脈沖，直接刺激脊髓背柱通路，使大腦將觸覺信號解碼為聲音信息。在13名受試者中，8人僅憑脊髓刺激即實現72.8%的聲音識別準確率（遠超33%隨機水平），且刺激信息速率（比特率）越高，復雜聲音區分能力越強。這項突破不僅為人工耳蝸禁忌癥患者（如神經纖維瘤病2型）提供了無需新植入設備的替代方案，更揭示了脊髓作為多感官信息中轉站的潛力。未來，通過優化編碼算法（目標比特率300bps以上）與結合殘余聽力，該技術或能構建新一代跨模態聽覺康復系統，讓沉默的世界再次響起聲音。

結果

圖1展示了如何將原始聲音，如電話鈴聲、引擎聲轉化為可被脊髓感知的個性化電刺激模式。該模式通過多頻段分解、動態編碼、抗干擾設計來實現。其中多頻段分解工作原理為：聲音信號通過濾波器拆分為不同頻率子帶，每個子帶對應一個脊髓刺激通道。動態編碼根據個體校準結果，將聲音波形實時映射為時空電脈沖序列。抗干擾設計中采用連續交錯采樣（CIS）技術，避免多通道刺激信號相互干擾。

圖1. 聲學信號向個性化脊髓刺激模式的轉換

圖2揭示了13名參與者通過脊髓刺激建立的感知通道體感分布，所有受試者至少形成2個感知通道（對應軀干/四肢特定區域），盡管偶有“異常但愉悅的刺痛感”反饋，僅0.4%的校準試驗引發短暫不適。

圖2. 參與者體感分布示意圖

本研究首次驗證脊髓計算機腦接口（SCBI）可將聲音轉化為可識別的脊髓電刺激模式，如圖1所示，為傳統助聽設備無效的聽力損失患者提供新方案。實驗1顯示，8名受試者僅通過SCBI刺激實現72.8%的聲音識別準確率（顯著高于33%隨機水平），且刺激比特率（47-126bps）與識別率呈正相關（Spearman’s ρ=0.22）。盡管當前比特率低于人工耳蝸（千比特級），但SCBI憑借微型植入、毫秒級響應，及與現有疼痛治療設備的兼容性，其架構如圖5所示，展現出獨特優勢：例如為神經纖維瘤病2型（NF2）等聽覺神經損傷患者提供無需新植入手術的替代路徑，或作為人工耳蝸的補充傳遞低頻聲譜（協同提升嘈雜環境語音識別）。未來需優化電極設計提升比特率至300bps以上，并通過長期訓練研究神經可塑性（如脊髓-聽覺通路重塑）。盡管存在樣本量小、刺激模式未完全優化等局限，SCBI仍為跨模態感官替代開辟了新范式——通過挖掘成熟醫療設備的“跨界潛力”，或能加速聽力康復技術的臨床轉化。

圖5. SCBI助聽設備潛在現實應用概念示意圖

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