人工耳蜗的历史不长,但是人类由于电刺激产生听觉的历史久远,在很久以前有一个人由于其大胆和好奇做了一个著名的实验,其后常被人引用为电刺激产生人工听觉的最早的例子,但是这个实验过于超过他所在的时代,此后在很长的一段时间里被埋没,没有被人提起,直到近代才被人翻出来。这个人物就是伏特(意大利科学家 Alessandro Volta,他发明了电池,电压单位伏特( Volt)就是以他的名字命名的)。我们可以引用他自己对于实验的描述看看其经历的过程。他利用 电池为研究工具证实了电激励可以直接激起人体的听、视、嗅和触觉感知( Volta, 1800)。 当他将一个 50 伏电池的正负极分别贴近双耳时,它感觉到:“……当电 路接通的那一刻,我觉得我的头被震了一下,过了一会我开始听见一种声音,或 者说是一种噪音,我无法确切描述:那是一种带着电火花的噼啪声,好像有什么 粘稠的东西被煮沸了……这种可怕的感觉让我不敢再继续重复这个实验,因为我觉得对大脑的电击很危险……”由于他的实验过于超前,其后近150年没人再次重复这种实验(有点想孟德尔发现遗传规律的实验)。
在此后150年过去了,在有记录的1957年,有两个法国人出现了,一位是Andre Djourno 同时拥有科学和医学的学位。另一位是Charles Eyries 一位法国耳鼻喉科医生。Andre Djourno 最早利用青蛙的神经组织做各种的电生理实验(比如用电刺激膈神经产生人工刺激的呼吸运动)。他发明了一种可植入的电刺激器,而且这个刺激器采用了很先进的经皮刺激而不是穿皮刺激的模式。其在兔子身上进行了刺激其产生蹦跳的实验,他在植入体与组织的生物学相容性的研究方面做了大量的工作。在电刺激频率和肌肉组织的收缩的相关性方面,他发现过高的刺激频率反而不能引起肌肉组织的收缩,最佳的刺激频率是400-500Hz,正好在我们的言语频率内,于是就琢磨用他自己的言语频率的模拟电信号作为刺激器的电刺激信号,启发了刺激听神经恢复听力的想法(他脑袋里是怎么把这联系起来的?)。另一位法国医生Charles Eyries 是一位耳鼻喉科医生,他最早的研究方向是面神经的修复,而在他早期的工作中与Andre Djourno并没有任何的交集,尽管由于他们两个人在同一个医学院拥有各自的实验室而相互认识。直到1957年Charles Eyries 遇到了一位非常不幸的57岁的患者,由于双侧严重的胆脂瘤型中耳炎而找到Charles Eyries 医生,准备做右侧的胆脂瘤型中耳炎手术,而在次之前几年他的左耳已经由于胆脂瘤型中耳炎做了颞骨的次全切除术,术中切除了迷路和面神经导致了左侧极重度的感音神经性耳聋和左侧的面瘫。这个可怜的病人将要进行的右侧颞骨次全切除术还要导致右侧极重度的感音神经性耳聋和右侧的面瘫,这样他以后就是一个双侧极重度感音神经性聋和双侧面瘫的患者了(想起来都起鸡皮疙瘩)。在手术之前Eyries考虑给他行面神经移植术,希望术后保留一点面神经功能,但是术前的检查过程中他发现患者的残留面神经太细了,很可能移植术无法成功。有一天他来到医学院看看有什么办法,正好遇到了Djourno,其建议与其考虑面神经不如同时用他的刺激器刺激听神经,恢复部分听觉。Eyries考虑患者已经不能再差了,于是同意了Djourno的要求,而且这位患者知道了他们两个人的介绍后也很快的同意了,而且开始幻想手术后的效果。
图1.Djourno.发明的植入装置
手术在1957年的2月25日进行的,在术中Eyries完成了面神经移植术后,他们检查了残余的听神经的近心端,他们把刺激电极植入到残余的听神经断端,刺激器置入颞肌的深面。术后的照片见图2.
图2
他们在术中进行了几个实验,他们用100Hz的交替电刺激每分钟刺激听神经15-20次,将言语的模拟信号通过麦克风导入患者的刺激器。患者感受到了一些听觉,有很好的强度辨别阈,但是频率辨别阈值很差。而且没有获得言语的分辨能力。其后患者经过言语训练师的几个月的训练后获得了一些更宽的高频和低频的分辨能力。可以分辨一些环境中的声音和辨别几个单词,但是没有获得言语的分辨能力。
过了几个月后,患者的植入体突然不工作了。他们在手术室中发现植入体刺激器和地线的连接部分中断了,他们给他重新植入了一个植入体(最早的人工耳蜗再植入手术)。但是第二个植入体的命运是一样的(也坏了)他们拒绝继续给患者植入新的植入体。他们两个人的合作就此终结了。
而在此后Djourno和人工耳蜗的联系并没有中断,有一个不知道从哪里知道他的研究的团体找上门来想和他合作,并提供工程和经济方面的资助,帮助他研制一种可以商业化的人工耳蜗装置,他是他是一位纯搞研究的学者,并没有想从中获得任何的利益,所以合作没有进行下去。以后Djourno遇到了另一位耳鼻喉科医生Roger Maspetiol 他们合作完成的人工耳蜗植入者是一位耳毒性药物至聋的患者,但是这位患者的热情不高,很快就失访了。Djourno也失去了研究的资助,他对于人工耳蜗的研究就此终结。Charles Eyries和Djourno有关人工耳蜗的研究是目前公认的最早的人工耳蜗的手术。
Charles Eyries和Djourno有关人工耳蜗的传奇并没有终结,有一位在Eyries 实验室工作的从事面神经研究的学生Claude-Henri Chouard,在几年后继续进行的人工耳蜗的研究,并且成为最早的多通道人工耳蜗的发明者,他把他的成就归于从Charles Eyries和Djourno两位领路人那里获得的灵感。