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「把科學帶回家」所有
撰文 蘇澄宇
1929年，普林斯頓大學的歐内斯特·格連威夫教授正在著手一個實驗，他叫來了助手卓思·威廉·布雷，並帶了一只貓。
他們要將這只貓改造成一部可以工作的電話。這個實驗聽起來聳人聽聞，似乎和創造科學怪人弗蘭肯斯坦沒什麽區別。
歐内斯特·格連威夫和他的助手 圖源：[http:// princeton.edu ]
科學家首先得保證這只貓是在活著的情況下完成實驗。為了做到這點，他們給貓打了鎮靜劑，然後像漢尼拔一樣，開啟了貓的頭骨。
之後找到貓的聽覺神經，用一根電話線連在上面，電話線連著電話聽筒。
接著，他的助手布雷在貓的耳朵邊說話，而格連威夫則在14米外的一個隔音房間裏，拿著聽筒，看能不能聽到聲音。
結果，當布雷發出某一特定頻率的聲音時，格連威夫從聽筒裏聽到了相同頻率的聲音。如果聲音訊率變高，聽筒裏傳出的聲音訊率也會變高。
貓咪電話的實驗證明了耳蝸是有微音電位的，簡單來說，就是聽覺神經的的電訊號頻率和聲音訊率是相關的。
為了進一步驗證研究結果的準確性，科學家又改變條件做了幾次實驗。如果把電線連在其他神經和組織上，是聽不到聲音的；如果限制了貓頭部的血液迴圈，同樣也聽不到聲音。
1930年，歐内斯特·格連威夫將研究發表在論文上
因為這項研究，1936年，格連威夫和布雷被實驗心理學家協會授予了第一枚霍華德·克羅斯比·沃倫獎章。
看到這，估計你覺得這研究幾乎沒什麽意義，搞不懂為什麽會獲獎。
如果我和你說，正是他們的研究奠定了人工耳蝸的基礎，讓約七十萬聽覺障礙的人再次聽到美妙的聲音，你還會這麽想嗎？
在貓咪電話的實驗之前，人類在探索聲音轉變為電訊號這件事上幾乎沒什麽進展。
唯一的一個相關研究，還是在1800年，一位意大利的科學家亞歷山德羅·伏特（對，就是發明電池的那個伏特）做了一個相當冒險的實驗。
亞歷山德羅·伏特 圖源：Wikipedia
把兩根金屬桿放到自己耳朵內，然後匯入50v的電壓，整個人都快被電暈了，這不重要，重要的是他聽到了液體煮沸發泡的聲音。
伏特用來電擊耳朵的器材 圖源：Potter
這是非常危險的一件事，千萬不要模仿！
至此後的一百多年時間裏，耳蝸的電訊號研究一直處於停滯狀態（有人想透過電擊來治耳聾，這無異於天方夜譚）。
1801年，一位德國科學家 Carl Grapengiesser 試圖透過電擊治療聽覺障礙的原理圖 圖源：Grapengiesser
直到1928年的這個實驗，證明了耳蝸微音電位。這種現象後來用格連威夫的名字命名，稱為「Wever-Bray」效應。
當然，其他科學家也為人工耳蝸的發現做出了重要貢獻。比如，20世紀30年代，杜德利發明了語音合成聲碼器，斯蒂文將以上研究總結起來，闡述了電聽覺的原理。不得不再次感嘆，二十世紀初是人類科技發展最迅速的時期。
貓咪電話讓人類了解到，即便不透過外耳，也可以把外界的聲音轉變為電訊號，傳遞到大腦內，讓失聰患者聽到說話的聲音，聽到喜歡的音樂，聽到風聲鳥鳴。
第一只人工耳蝸是在1961年發明的。當時，美國的威廉豪斯教授和約翰多伊爾用電鉆在耳蝸圓窗前開孔，然後把一根單電極插進孔裏，放入耳朵深處。雖然第一只耳蝸看起來很粗糙，但起碼讓完全失聰的人聽到了聲音。
1977年，佩戴人工耳蝸的患者 圖源：Chouard
之後，人工耳蝸的技術不斷創新、完善，讓聾人聽到的聲音越來越清晰，植入的過程也越來越安全。
1984年的人工耳蝸
現代的人工耳蝸由兩個主要部件組成，內部部件是植入體。
現代人工耳蝸 圖源：ab
外部部件是聲音處理器，可以佩戴在耳朵上，也可以佩戴在身體上。
內部部件
外部部件
外部部件透過麥克風，捕捉周圍的聲音（1），之後將聲音編碼處理，排除噪音（2），然後傳入處理電路，轉換為電訊號（3），最後將電訊號透過電極傳入聽覺神經，就能聽到聲音了。
人工耳蝸示意圖
可能會有人想問，助聽器和人工耳蝸有什麽區別。助聽器並不能治療先天的失聰，都是給老人戴的，只是輔助而已。
而人工耳蝸可以讓完全失聰的人聽到聲音，其中最重要的人群是先天失聰的小孩，給了他們聽到世界聲音的機會，學會說話，當然這也得透過訓練才行。
佩戴人工耳蝸的女孩 圖源：House Research Institute
人工耳蝸也並不完美，並不能一比一地真實還原外界聲音，音訊總會失真失，但不管怎麽說，總比完全聽不到好多了。
可以這麽說，沒有那只貓咪電話，也許現在人工耳蝸還沒發明出來，那七十萬聽覺障礙的人也許一輩子就聽不到聲音了。
封面來源：allthatsinteresting
參考資料：
https:// shimo.im/docs/Ee32M5eXX 4T679A2/
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