通往当今人工耳蜗的漫漫长路

“有点混乱。”这就是医生如何格雷姆·克拉克描述道这张照片摄于澳大利亚墨尔本的皇家维多利亚眼耳医院，这是他职业生涯中最重要的手术的前一天。

工程师和工作人员正忙着进行最后的设备测试。与此同时，克拉克的病人罗德·桑德斯(Rod Saunders)很放松。桑德斯在两年前的一场车祸中失去了听力，克拉克计划植入一个原型设备，至少恢复桑德斯的部分听力。也许桑德斯的平静感来自于他的生活即将改变的信念;更可能的是，他感觉到了服用安定的影响。

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第二天，1978年8月1日，在9个小时的手术过程中，克拉克和外科医生布莱恩·皮曼(Brian Pyman)煞费苦心地在桑德斯的左耳后面植入了一个多通道人工耳蜗。他们能够毫不费力地将电极连接到耳蜗(内耳内刺激听觉神经的螺旋腔)上，缓慢移动并采取措施将感染的几率降至最低。手术看起来很成功，但克拉克在一份报告中回忆道2011年口述历史那天晚上，他仍然睡得断断续续，担心他的病人。

其他人则为格雷姆·克拉克的人工耳蜗植入做准备

克拉克不是第一个植入人工耳蜗的外科医生，桑德斯也不是第一个接受人工耳蜗的人。正如Albert Mudry和Mara Mills在他们2013年的回顾文章中所记录的那样人工耳蜗的早期历史，“对耳朵的电刺激至少可以追溯到1748年，当时本杰明·威尔逊用电刺激了一位失聪妇女的头皮。这显然有助于她的听力，但威尔逊无法在其他六个测试对象上重复这个实验。1800年，亚历山德罗·伏特在自己的耳朵上做实验，发现整个过程既不愉快又危险。

根据Mudry和Mills的说法，法国医生André Djourno和Charles Eyriès被认为是第一个在1957年将电极插入耳道的人。然而，他们并不是真正的人工耳蜗植入物，在他们的报告中也没有提到人工耳蜗。但读到手术记录后，美国耳科医生威廉·豪斯开始与神经外科医生约翰·道尔和他的兄弟、电子工程师吉姆·道尔合作研究人工耳蜗。

从1960年12月到1961年3月，豪斯和道尔斯夫妇在两名患者身上植入了设备，后来他们取出了这些设备。但豪斯很快就和道尔一家闹翻了，后来他和工程师杰克·厄本成功合作。其他机构也开始了对人工耳蜗植入物的基础研究。在斯坦福大学，耳鼻喉科医生布莱尔·西蒙斯和工程师罗伯特·怀特成功植入了第一个多通道人工耳蜗，西蒙斯与人合著了一份关于它的报告科学在1965年。

在澳大利亚，格雷姆·克拉克(Graeme Clark)在攻读听觉神经机制博士学位时阅读了西蒙斯的报告。克拉克曾在澳大利亚和英国接受耳鼻喉外科医生的培训，但他更喜欢研究，而不是私人诊所。从很小的时候起，他就理解那些失聪或听力不好的人所面临的挑战，因为他的父亲听力不好。科林·克拉克(Colin Clark)是悉尼附近卡姆登小镇的一名药剂师。格雷姆喜欢在店里扮演药剂师的角色，每当父亲让顾客大声说话时，他都会感到尴尬，因为店里的其他人都会听到他们的交易。他也看到了父亲的疲惫，以及他在社交场合是如何变得孤立的。10岁时，格雷姆决定成为一名“耳科医生”。

在他成功之前，格雷姆·克拉克面临着许多批评

在设计他的多通道人工耳蜗时，格雷姆·克拉克从一个贝壳和一片草叶中获得了灵感。格雷姆·m·克拉克/墨尔本大学

听力受损的人和严重失聪的人之间有很大的区别，对帮助两组人的研究也会有分歧。重听人士仍能听到一些低于70分贝的声音(音质因受损程度而异)，可能需要助听器和其他放大装置的帮助。

对于严重失聪的人来说，听觉神经的声音信号会受到干扰，这可能是由疾病、创伤或遗传引起的。对于像罗德·桑德斯这样的人来说，外界的声音被恼人的耳鸣所取代。放大并不能帮助这些人倾听，他们依赖于唇读或手语。

当克拉克开始为严重失聪的人开发人工耳蜗时，他面临着来自四面八方的批评。主要的神经生理学家认为，用电刺激是不可能重建听觉的。耳鼻喉科认为，手术太危险，有很大的患脑膜炎的风险。与此同时，皇家维多利亚眼耳医院的法律团队担心，如果出现任何问题，他们会承担责任。甚至他的论文指导都建议克拉克不要继续研究这个课题。

后来，聋人社区的成员也批评克拉克的工作，特别是当他开始为儿童进行人工耳蜗植入实验时。许多失聪的人认为失聪是一种痛苦不是残疾而是一种文化认同。他们认为克拉克的儿科研究是父母代表孩子做出的不道德的选择，剥夺了他们的自然文化。对四岁以下儿童进行手术也引起了人们的关注，因为尚不清楚如何准确诊断这么小的儿童的听力损失。然而，其他人支持这种技术干预，克拉克的工作继续进行。

其中一个关键的挑战是技术本身。一个基本的人工耳蜗由两部分组成:外部设备和实际的人工耳蜗。外部组件包括一个戴在耳朵上方的定向麦克风，可以将声音转换成电压波形;声音处理器;一个电池;以及一个向植入物发送无线信号的发射器。这种植入物有一个匹配的接收器，可以将信号转换成电脉冲，并在耳蜗内嵌入一组电极。早期的人工耳蜗植入实验大多集中在单通道或单电极上，以刺激听觉神经。与多通道植入相比，这些植入物更便宜、更简单，但在语音感知方面效果较差。也就是说，患者可以听到声音，但不能破译单词。

在20世纪70年代中期，法国耳鼻喉科医生克劳德·亨利·乔德和生理学家帕特里克·麦克劳德开发了一种带有七个电极的设备。通过将每个电极放置在耳蜗内的不同位置，该设备可以在多个频率下工作，以帮助产生可听见的声音。

克拉克确信多渠道的方法是正确的。他的团队包括机械工程师Yit Chow“Joe”Tong计算机科学家布鲁斯·米勒吉姆·帕特里克(Jim Patrick)和伊恩·福斯特(Ian Forster)在电子设备方面提供了帮助。研究小组面临的一个主要问题是如何将导线穿过螺旋形的耳蜗。在多次采访中，克拉克回忆说，有一天他在Minnamurra海滩看女儿们玩头巾贝壳时，灵感突然出现。他意识到，一根根部坚硬、尖端灵活的草叶可以缠绕在外壳上，这就是他要让电极穿过耳蜗的方法。

经过多年的研究和大量的猫实验，克拉克能够在他的第一个人类病人罗德·桑德斯身上测试他的理论。

几个月后，罗德·桑德斯理解了基于电脉冲的语言

尽管克拉克很担心，桑德斯还是顺利地从植入手术中恢复了过来。手术几周后，桑德斯回到医院进行重大测试:植入物起作用了吗?但事实并非如此。每个人都很沮丧。克拉克让桑德斯几天后再来试一次。还是没有声音。克拉克想知道桑德斯的听觉神经是否在车祸中受损。如果神经受损，植入物就不起作用了。但克拉克在手术前对神经进行了电刺激测试，发现它的功能正常。

第三次成功了。工程师们发现并修复了安装在植入物上的语音处理器上一个松动的连接。当他们把电流调大时，桑德斯听到背景耳鸣中出现了一个声音。为了测试桑德斯是否能感知不同的音调和刺激率，研究团队播放了《天佑女王》。听到这首曲子，桑德斯立刻立正——这在当时是英国人，甚至是澳大利亚人的普遍反应——只是拿出了他的引子。桑德斯坐下来后，团队尝试了他们的第二个音乐选择“华尔兹玛蒂尔达”，桑德斯跟着唱了起来。

罗德·桑德斯通过他的人工耳蜗原型与妻子玛格丽特交谈。格雷姆·m·克拉克/墨尔本大学

根据克拉克的口述历史，桑德斯对声音的描述帮助团队改进了设备。例如，《华尔兹玛蒂尔达》(Waltzing Matilda)的音高高于桑德斯能舒服地唱出来的音高。他的节奏不是来自音调，而是来自强度和响度的变化。

在接下来的两个月里，桑德斯接受了一系列心理物理测试，以确定他到底能听到什么。他还花了数百个小时与听力学家一起对设备进行微调。12月中旬，听力学家安吉拉·马歇尔(Angela Marshall)给桑德斯做了一次开放式测试，在测试中，她可以说出桑德斯词汇中的任何一个词，以确定他是否可以仅凭电刺激而不是根据上下文或口述来破译语音。桑德斯并没有听懂每一个字，但这足以表明植入物正在工作。克拉克喜极而泣。他们已经证明了人工耳蜗可以使一个严重失聪的人听到和理解口语。

一年之内，克拉克和他的团队在第二个病人乔治·沃森身上植入了一个设备。沃森是一名二战老兵，由于一次炸弹爆炸逐渐失去了听力。大卫杜赫斯去接替与伊恩·福斯特和吉姆·帕特里克一起改进了设备的设计，克拉克于1979年7月13日将其植入体内。这招奏效了:失聪13年的沃森终于能破译语音了。这证明了最初的成功并不是桑德斯的脑电波或病情所独有的，它为人工耳蜗植入的商业化铺平了道路。

人工耳蜗的商业化之路

1979年，澳大利亚政府授予克拉克的团队一笔资金，以进一步开发这种植入物。甚至失败也影响了他们的工作。我1980年初，沃森的设备停止工作，离开他不能听到的。当t两年后，植入物被移除，t他研究小组发现了电极线是破碎的它们从设备的坚硬外壳中冒出来的地方他们确定了小运动年代当沃森咀嚼艾德和rubb艾德他的头皮造成了金属疲劳。克拉克的团队将这一关键发现纳入一个新设计用于临床试验。(上图为植入物原型还有便携演讲-处理单元是格雷姆·克拉克和大学的礼物吗从墨尔本到应用艺术与科学博物馆在澳大利亚。)

便携式语音处理器与人工耳蜗结合使用，以刺激听觉神经，使佩戴者能够听到声音和语音。Peter Giaprakas/应用艺术与科学博物馆

这种设计的第一次成功试验于1982年9月在墨尔本进行。第二年，克拉克成立了人工耳蜗有限公司，并与生产心脏起搏器的医疗设备公司Nucleus合作，将这种植入物推向市场。美国食品和药物管理局于1985年批准核耳蜗植入物用于成人，1990年批准儿童使用。今天,耳蜗有限公司是全球领先的人工耳蜗制造商之一。1986年，克拉克建立了仿生耳研究所(现为仿生耳研究所)仿生研究所作为一个独立的非营利研究组织，他一直担任该组织的主任，直到2005年。

一个贝壳，一片草叶，一个孩子对父亲奋斗的认可。严厉的批评、挫折和数十年的努力。格雷姆·克拉克的旅程拥有一个小说家在构思一个好故事时可能寻求的所有文学繁荣。这件事确实发生了，这让我作为一个历史学家的工作感到非常满足。

部分持续的系列看看历史文物的照片，它们蕴含着科技的无限潜力。

本文的删节版刊登在2022年2月的印刷版上，题为“电动听证会。”