Китайски изследователи са разработили първия в света бионичен невроморфен интерфейс на слуховия нерв, новаторско електронно устройство, което заобикаля увредените естествени слухови нерви, за да достави обработени звукови сигнали направо към невронните пътища.
Технологията, създадена от екип в университета Нанкай в Тиендзин, представлява значителен изследователски напредък в областта на невроморфното слухово възстановяване, предлагайки нов технически подход и изследователска перспектива за слухова рехабилитация при пациенти с тежка сензоневрална загуба на слуха.
Изследването беше публикувано онлайн наскоро в международното списание Nature Materials.
Около 3 процента от световното население страда от сензорна загуба на слуха, състояние, предизвикано от счупени или липсващи слухови нервни влакна, които действат като сигнална „магистрала“ между ушите и мозъка.
Според данни на Световната здравна организация над 430 милиона души по света се нуждаят от рехабилитация на слуха, но конвенционалното възстановяване на слуха не може да работи, ако слуховият нерв на пациента е силно увреден или напълно изгубен и се бори с лошо разпознаване на речта в шумна среда.
Според изследователския екип, конвенционалното възстановяване на слуха само преобразува звука в основни електрически импулси и разчита изцяло на оцелелите естествени слухови нерви за предаване на сигнали.
Ограничени от вериги за фиксирано време и ограничен брой електроди, им липсва способността на естествената слухова система да филтрира фоновия шум и да различава фините разлики в речта.
Тази критична празнина отдавна е принудила глухите пациенти да разчитат на тихи, контролирани настройки, за да комуникират ефективно.
„Нашата дългосрочна основна цел е изграждането на изкуствен нерв, който може да избира, анализира и кодира ценна аудио информация точно като истинска биологична тъкан, измествайки възстановяването на слуха от просто възстановяване на входния акустичен сигнал към реконструиране на пълна слухова функция“, каза Xu Wentao, водещ изследовател и съответен автор на статията. Той е професор в колежа по електронна информация и оптично инженерство на университета Нанкай.
Интегрираното устройство съчетава самозахранващо се улавяне на звук, невроморфно кодиране на сигнала, обработка на естествен език и биологичен електрически изход в една компактна система.
При опити с животни, глухи зайци, имплантирани с бионичен интерфейс, възвърнаха способността да разпознават точно изговорени команди и да изпълняват съответните съвпадащи задачи.
Експериментът доказа, че изкуственият нерв образува пълна затворена сигнална верига, идентична с естествените слухови пътища.
Екипът на Xu се специализира в изкуствени невроморфни нерви от публикуването на първия в света гъвкав изкуствен тактилен нерв в списанието Science през 2018 г.
След осем години непрекъснати изследвания екипът от над 40 години, със средна възраст под 30 години, изгради пълна мултимодална изкуствена нервна система, обхващаща слуха, зрението, докосването, обонянието и вкуса, притежавайки независими права върху интелектуалната собственост за всички основни технологии.
Занапред екипът ще продължи клиничните изпитвания и индустриалната трансформация на бионичния слухов интерфейс.
Очаква се технологията да разшири приложенията в медицинската невропротеза, интелигентни мозъчни машини и въплътена интелигентност, предоставяйки достъпно, висококачествено лечение за възстановяване на слуха на глухите популации по света, каза Xu.