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【编辑推荐】当前人工耳蜗（CI）用户在复杂环境中语音识别及音乐感知存在局限，源于神经相位锁定能力不足。本研究通过慢性植入 CI 的猫模型，记录电诱发频率跟随反应（eFFR），发现其源自多脑区神经发生器，为评估新型听觉假体的时间 acuity 提供非侵入性工具。
人工耳蜗（Cochlear Implant, CI）作为重度耳聋患者恢复听觉的重要手段，虽能在安静环境中实现较高的语音识别率，但用户在多说话者场景中的语音分辨、音乐旋律感知等方面仍存在显著缺陷。这些问题的核心在于人工耳蜗对声音时间音高（Temporal Pitch）的编码能力有限，而神经相位锁定（Neural Phase Locking）是传递声音时间精细结构（Temporal Fine Structure, TFS）的关键机制。尽管短期动物实验显示，人工耳蜗激活的听觉通路 tono-topic 范围内存在神经相位锁定的局限性，但这些神经限制是否能解释动物物种的感知缺陷，尤其是人类人工耳蜗用户的问题，一直是未解之谜。
为填补这一空白，美国加州大学欧文分校（University of California at Irvine）的研究团队开展了一项针对慢性植入人工耳蜗的猫模型研究，相关成果发表在《Journal of the Association for Research in Otolaryngology》。研究通过非侵入性记录电诱发频率跟随反应（Electrically Evoked Frequency Following Response, eFFR），探索人工耳蜗电刺激下的神经时间处理机制，旨在明确神经相位锁定能力与感知缺陷的关联，并为新型听觉假体的研发提供理论依据。
关键技术方法
研究选取 10 只耳聋猫（8 只雌性），植入动物版临床 CI 电极阵列。在植入后≥10 周，对镇静状态下的猫进行头皮 eFFR 记录。刺激采用恒定幅度的电脉冲串，速率范围为～40 至 640 脉冲 / 秒（pps）。通过模板减法、空白插值和极性平均等步骤去除电刺激伪迹，结合快速傅里叶变换（FFT）分析 eFFR 的幅度和相位传递函数，并利用分段线性回归和 3 点滑动群延迟法评估相位滞后的斜率，以推断不同神经发生器的潜伏期。
研究结果
1. eFFR 波形特征与神经发生器溯源
在 43 pps 的低脉冲速率下，eFFR 波形显示出明确的神经发生器特征：~1.2 ms 潜伏期的耳蜗核（Cochlear Nucleus, CN）反应、~1.5-4 ms 的上橄榄复合体（Superior Olivary Complex, SOC）反应、~4-8 ms 的下丘（Inferior Colliculus, IC）反应，以及 > 12 ms 的皮层（Cortex, CTX）反应。随着脉冲速率增加，短潜伏期的脑干反应（CN、SOC）在同侧通道更为显著，而长潜伏期的中脑和皮层反应在对侧通道更突出，表明不同 recording hemisphere 对神经发生器信号的捕捉存在差异。
2. 幅度与相位分析：多发生器的协同作用
eFFR 幅度传递函数呈现多个峰值和谷值，符合多神经发生器的叠加模型。通过延迟 - 相加模型（Delay-and-Add Model）模拟，发现耳蜗核（固定潜伏期 1.2 ms）、脑干（2-4 ms）、下丘（4-8 ms）和丘脑 / 皮层（8-24 ms）的正弦波叠加可较好拟合实验数据，且各发生器的贡献随脉冲速率变化：低速率时皮层和丘脑 / 皮层主导，高速率时脑干和耳蜗核主导。相位分析显示，群延迟随脉冲速率增加从长潜伏期（皮层）转向短潜伏期（脑干），印证了听觉通路中神经相位锁定能力的层级性衰减。
3. 神经发生器的最大同步速率
通过群延迟估计，各神经发生器的最大同步速率（Maximum Synchrony Rate）存在显著差异：耳蜗核可达～640 pps，下丘约 268 pps，丘脑 / 皮层约 162 pps，皮层仅～94 pps。对侧通道记录的下丘及以上发生器的最大同步速率显著高于同侧，提示同侧通道受短潜伏期脑干反应的干扰，而对侧更能反映中脑和皮层的真实相位锁定能力。
研究结论与意义
本研究首次在慢性植入人工耳蜗的动物模型中，通过非侵入性 eFFR 记录证实了电刺激下多脑区神经发生器的协同作用。研究发现，人工耳蜗电刺激的时间处理能力受限于不同神经层级的相位锁定上限，其中下丘等中脑结构的相位锁定能力（~268 pps）与人工耳蜗用户的时间音高感知缺陷密切相关。此外，模型的稳定性和可重复性表明，eFFR 可作为评估神经可塑性、新型刺激策略（如耳蜗顶转选择性刺激、光遗传学技术）的有效工具，为开发提升时间 acuity 的听觉假体提供了关键的神经生理学依据。
该研究不仅揭示了人工耳蜗时间处理缺陷的神经机制，还建立了连接侵入性神经记录与行为学感知的非侵入性桥梁，为未来优化人工耳蜗编码策略、探索神经修复技术奠定了基础。其方法学和结论对理解听觉通路的电生理特性及临床转化具有重要参考价值。
