人工耳蜗使用者多通道刺激时间音高感知研究：探索精细结构处理策略的可行性

《Journal of the Association for Research in Otolaryngology》：Temporal Pitch Perception of Multi-Channel Stimuli by Cochlear-Implant Users

本期推荐：针对人工耳蜗(CI)使用者难以感知复杂声音音高的问题，剑桥大学等机构研究人员通过MED-EL设备探究了多电极同步刺激时时间精细结构(TFS)对音高感知的影响。研究发现，不同电极间的脉冲延迟会显著影响音高判断，且使用者无法自动整合不同通道速率来感知基频(F0)。该研究为优化FSP策略提供了重要依据，论文发表于《Journal of the Association for Research in Otolaryngology》。

　　

在听觉康复领域，人工耳蜗(CI)使用者的音高感知能力始终是制约其音乐欣赏和语调识别的关键瓶颈。传统CI处理器通过提取包络信息调制固定速率脉冲，却丢失了声音时间精细结构(TFS)这一重要音高线索。虽然MED-EL公司开发的精细结构处理(FSP)策略尝试在顶端电极呈现TFS信息，但使用者是否能整合多通道时间信息来感知基频(F₀)，以及电极间脉冲时序差异会如何影响音高判断，这些问题尚未得到系统解答。

剑桥大学听力研究组的Evelien de Groote等联合法国科研团队，在《Journal of the Association for Research in Otolaryngology》发表的重要研究中，通过精心设计的心理物理实验揭示了多通道时间编码的奥秘。研究采用MED-EL CI设备，对8名长期使用FSP策略的听障者进行测试，主要运用了单电极位置音高排序、多电极速率音高排序、以及长短延迟条件对比等关键技术方法。所有刺激均为双相脉冲序列，通过MAX编程接口直接控制植入体，并采用中点比较法(MPC)进行音高排序，确保实验数据的可靠性。

在位置音高排序部分，研究者首先验证了顶端电极的刺激位置与主观音高的对应关系。结果显示大多数受试者的音高排序随电极位置向基底端移动而单调递增，但个别使用者（如M004、M031）在顶端电极表现出平坦的音高编码特性，这为后续多通道实验提供了重要个体差异参考。

多电极速率音高排序的结果尤为引人注目。当所有电极施加相同脉冲速率时（100-400 pps），音高感知随速率增加而提升，在200-300 pps达到平台期，这与经典的单电极"上限效应"理论相符。然而关键发现出现在混合速率条件下：当四个电极分别加载100/200/300/400 pps时（模拟FS4策略），使用者感知的音高介于100与200 pps单速率刺激之间，且未表现出对顶端或基底电极速率的特异性依赖。这一现象强烈暗示CI使用者无法像正常听力者那样整合谐波关系的时间线索来重建F₀。

时序影响实验揭示了更复杂的机制。长延迟(LD)条件（脉冲间隔最大化）产生的音高显著高于短延迟(SD)条件，这种差异在混合速率[1234]刺激中尤为明显（效应量d=2.0）。值得注意的是，延迟效应存在个体差异：MED05使用者表现出对基底电极速率的特殊依赖，而MED06则几乎不受延迟变化影响。研究者推测这种变异可能源于神经群体激活模式的复杂性差异。

讨论部分深入剖析了这些发现对CI处理策略的启示。首先否定了使用者能通过"缺失基频"机制整合多通道TFS信息的假设，这与正常听力者对非谐波刺激的感知局限相呼应。其次，电极间脉冲时序对音高的显著影响提示，现有FSP策略中未经优化的通道间延迟可能反而会扭曲音高感知。研究者据此提出创新性建议：与其依赖多通道TFS整合，不如在单个电极上呈现经过计算的F₀时间模式，这可能产生更稳定可靠的音高感知。

这项研究的意义不仅在于揭示了多通道时间编码的神经机制，更为下一代CI处理策略的开发指明了方向。通过严格控制的实验设计，研究者首次系统论证了电极间时间关系对音高感知的调控作用，为临床优化FSP策略提供了关键参数。未来研究可在此基础上探索个体化延迟补偿算法，或将推动CI使用者的音乐感知能力实现质的飞跃。