在巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学神经科学家王晓勤的实验室里，充斥着类似高音鸡尾酒会的喧嚣声。但发出喧闹声的灵长类动物是数十只狨猴，这种猴子体型如松鼠般大小，身上有图案，头部两侧有白色绒毛。这些动物互相 chatter，停下来歪着头，用好奇的表情审视着来访者。
普通狨猴 (Callithrix jacchus) 在圈养条件下具有社交性和交流性，这与更常被用作灵长类动物模型的猕猴不同。今年一月，王和他的同事们揭示，狨猴也是唯一能像人类一样听到不同音高的非人类动物，例如音乐和声调语言（如汉语）中的音高1。加州大学洛杉矶分校的听觉研究员傅黔杰（Quianjie Fu）说，这使得狨猴成为研究人员在听力和言语方面最接近人脑的替代模型，他并未参与该论文的研究。
直到最近，研究人员一直依赖于鸣禽进行此类研究，但鸟类的大脑与人类大脑差异太大，它们提供的见解有限。王希望狨猴能够提高研究人员对交流进化的理解，并帮助他们改进人工耳蜗等设备，以帮助失聪人士。
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在12月7日发表于《神经科学杂志》的一篇论文2中，王和他的同事们描述了对狨猴进行电刺激研究的结果，这些狨猴可以像往常一样自由地相互交流。该团队首次表明，电刺激——例如人工耳蜗提供的电刺激——激活大脑听觉部分的方式与声音不同。
这张新图谱为研究人员提供了一个起点，以解答人工耳蜗无法很好地区分音高的问题——这是该设备长期存在的问题。世界上最大的耳蜗制造商之一，位于加利福尼亚州瓦伦西亚的 Advanced Bionics 公司，现在开始在其狨猴身上测试其下一代设备。该公司研发主管阿比吉特·库尔卡尼（Abhijit Kulkarni）表示，灵长类动物对于这些改进至关重要，但他并未参与目前的研究。
穿透噪音
尽管人工耳蜗在音高方面存在问题，包括无法拾取高音或从背景噪音中分辨出人声，但它们通常被认为是医学上的成功案例。
但改进它们很困难。研究人员只能从人们的反馈中得知实验设备是否有效。傅说，将这种反馈与大脑中发生的事情联系起来，将确切地显示出哪些电路模式导致了声音的区分特征，例如音调和音高。但观察人类个体神经元的活动是不可能的。
在他们最新的论文中，王和他的同事们描述了他们如何观察四只成年狨猴（其中一只耳朵失聪）的听觉皮层（大脑的听觉中心）中神经元的活动，当它们暴露于电刺激和声刺激时。植入该区域的电极记录了超过 1400 个个体神经元对正常耳朵中播放的声音的反应，以及它们对类似于人工耳蜗在失聪耳朵中产生的电流的电刺激的反应。
研究人员发现，电刺激未能激活许多对声音有反应的神经元，包括一些参与音高感知的神经元。他们说，最可能的解释是电流在大脑中扩散，开启了本应在声音处理过程中保持不活跃的神经元。这扰乱了大脑回路中激活和去激活的模式，而这种模式使正常听力成为可能。
华盛顿大学西雅图分校的神经生理学家詹姆斯·菲利普斯（James Phillips）说：“这篇论文真正引人入胜的问题是人工耳蜗未能成功地向大脑提供信息。”他没有参与这项研究。“我确实认为[这项研究]非常有价值，不仅可以深入了解其工作原理，还可以解释原因。”
展望未来
华盛顿大学西雅图分校的神经科学家朱莉·比勒尔（Julie Bierer）说，如果这些设备被设计为选择性地刺激那些对电脉冲没有反应的神经元，那么这些发现可能会带来更好的人工耳蜗，她没有参与该论文的研究。
但她说，听觉刺激和电刺激之间的一些差异可能是由于设备没有像在植入人工耳蜗的人身上那样持续开启造成的。这可能会阻止听觉系统通过随着时间的推移重新布线自身来适应新信号。
王说，他的团队计划接下来这样做，并测试幼猴的模式是否不同，幼猴的大脑更具可塑性。他们还建造了一个隔音室，多个装有电刺激设备的狨猴可以在其中跑来跑去并相互交流。这将使研究人员能够将无线传输的大脑记录与动物发出的声音记录联系起来，从而使他们能够确定大脑如何在打斗或进食等行为期间处理交流。
本文经许可转载，并于2016年12月15日首次发表。