2026 Merkin奖致敬人工耳蜗先驱:神经接口产业最成功的商业化产品

脑机接口社区 2026-06-21 11:00

2026 Merkin奖致敬人工耳蜗先驱:神经接口产业最成功的商业化产品图1

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2026年默金奖(Merkin Prize)得主:Graeme Clark教授、Erwin Hochmair教授、Ingeborg Hochmair博士(上排,从左至右),以及Michael Merzenich教授、Blake Wilson教授(下排,从左至右)。图片来源:墨尔本大学、MED-EL、Posit Science、杜克大学医学院及博德研究所(Broad Institute)。


2026年,Broad Institute宣布将Richard N. Merkin Prize in Biomedical Technology授予Graeme Clark、Erwin Hochmair、Ingeborg Hochmair、Michael Merzenich以及Blake Wilson五位科学家和工程师,以表彰他们对于现代人工耳蜗技术发展的关键贡献。对于很多关注神经接口的人而言,这似乎只是又一个医学技术奖项;但如果把它放回整个神经接口产业的发展脉络中看,这实际上是一场迟到了半个世纪的行业总结。因为获奖的并非某个单一产品,也不是某一篇突破性论文,而是一条已经被临床和产业共同验证成功的技术路线。

在过去几年里,脑机接口成为全球科技投资最热门的方向之一。Neuralink的高通量植入体、Paradromics的超高带宽神经记录系统、Synchron的血管内脑机接口、Science Corp的视觉假体,以及各种侵入式和非侵入式神经调控技术不断占据新闻头条。资本市场关注的是通道数、带宽、AI解码能力和机器人植入技术,学术界讨论的是神经编码、神经可塑性以及闭环调控。然而就在整个行业都在追逐“下一代脑机接口”的时候,人们却容易忽略一个事实:截至目前,人类历史上真正实现百万级临床应用的神经接口产品,其实只有人工耳蜗。

全球超过100万人通过人工耳蜗重新获得声音输入能力。这个数字的重要性,远远超过任何实验室里的性能指标。

因为它意味着一种神经接口技术已经跨越了原理验证、器件研发、监管审批、医疗支付、临床培训以及患者长期随访等所有环节,最终成为现代医疗体系的一部分。对于今天仍然处于探索阶段的大多数脑机接口技术而言,这种成功并不是理所当然的结果,而是极其罕见的产业奇迹。

人工耳蜗的成功,本质上是第一次证明“大脑可以接受人工语言”

很多人习惯把人工耳蜗理解成一种高级助听器,但实际上两者在原理上完全不同。助听器的逻辑是放大声音,而人工耳蜗的逻辑则是绕过耳朵。

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助听器原理图

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人工耳蜗原理图

正常情况下,声音进入耳道后,会引发耳蜗内成千上万个毛细胞振动。这些毛细胞负责把机械振动转换为神经电信号,再通过听神经传递至大脑。重度感音神经性耳聋患者的问题恰恰在于毛细胞已经死亡或严重受损。此时无论声音放大多少倍,神经系统都接收不到有效信息。

人工耳蜗提出了一个当时看起来近乎疯狂的想法:既然感觉受体坏了,那就不要再依赖它,而是直接向神经系统发送信息。

今天听起来似乎顺理成章,但在20世纪60年代末,这实际上是在挑战神经科学最基本的认知。因为没人知道,大脑是否能够理解由电子设备生成的人工信号;更没人知道,仅靠几十个刺激位点,是否能够替代自然状态下数万条神经纤维共同构成的复杂编码体系。

就连诺贝尔奖得主、默金奖评选委员会主席Harold Varmus也说:“这项工作之所以非同寻常,是因为它并非仅依赖单一突破,而是历经数十年,由不同国家、不同学科背景的多位人士共同实现了多项关键突破。”

克服重重困难

当声波穿过耳朵并引起耳蜗内数千个微小毛细胞振动时,听觉便产生了。随后,这些细胞会激活数以万计的听觉神经纤维,向大脑传递信号。导致严重或完全听力丧失的最常见原因是这些毛细胞受损或缺失。一旦丧失,它们便无法再生,且无论如何放大声音(例如使用传统助听器)都无法弥补这一缺失。

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1975 年的英格堡(Ingeborg)与埃尔温·霍赫迈尔(Erwin Hochmair),当时他们正着手开发现代人工耳蜗。


1975年起,当时任职于维也纳技术大学的英格堡·霍赫迈尔(Ingeborg Hochmair)与埃尔温·霍赫迈尔(Erwin Hochmair)夫妇合作开发了首款微电子多通道人工耳蜗植入装置。该装置包含两个关键组件:一个是植入耳后皮下的微型接收器,另一个是可穿入耳蜗并对听觉神经进行多点刺激的柔性电极阵列。

1977年12月16日,该装置首次被植入维也纳一名失聪患者体内。霍赫迈尔夫妇随后创立了MED-EL公司,该公司持续推动人工耳蜗技术的进步,如今已成为全球最大的听力植入设备制造商之一。

在澳大利亚,身为耳鼻喉科医生且父亲患有耳聋的格雷姆·克拉克(Graeme Clark)于1969年完成了博士学业,并得出结论:要实现对语音的理解,必须采用多通道电刺激技术。他在墨尔本大学领导了动物行为研究、生物安全性研究及工程研发工作,旨在开发一种皮下接收-刺激装置。

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1970年,克拉克教授(Professor Clark)讲解其关于内耳的研究构想


1978年8月1日,他为首位患者植入了该装置;通过这项工作,他的团队发现了一种语音编码方式,使患者无需依赖唇读就能理解口语交流的部分内容。这一突破性发现促成了首款多通道植入装置的诞生(该装置于1985年获得美国食品药品监督管理局[FDA]批准)以及Cochlear公司的成立;克拉克在该公司继续从事人工耳蜗(包括语音处理系统)的相关研究,其工作部分获得了美国国立卫生研究院(NIH)的资助。

从20世纪70年代初开始,加州大学旧金山分校(UCSF)迈克尔·默泽尼奇(Michael Merzenich)领导的跨学科团队致力于确立人工耳蜗植入的神经生理学基础,旨在确定将植入装置与大脑连接的最佳方式。

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默泽尼奇博士正在工作中


1974年,他召集了50多位言语与听力专家及美国政府关键官员举行公开会议,制定了加速多通道人工耳蜗研发的计划。他持续领导关于电极阵列设计和植入安全性的基础研究,并随后开展了多通道人工耳蜗的早期临床试验之一。这些工作最终促成了Advanced Bionics公司在20世纪80年代末将该植入装置推向商业化——该公司至今仍在生产此类设备。

到20世纪80年代中期,多电极人工耳蜗已投入临床使用。然而,其性能表现参差不齐:尽管部分使用者能够听懂一些言语,但许多人却无法做到。问题的症结在于将声音转换为有意义的电刺激模式时所采用的信号处理策略。

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布莱克·威尔逊(Blake Wilson)

布莱克·威尔逊(Blake Wilson)开发了创新技术以解决这一难题。1989年,威尔逊及其团队(当时分别在杜克大学医学中心和位于北卡罗来纳州研究三角园的RTI国际组织工作)开发出一种名为“连续交错采样”(Continuous Interleaved Sampling,简称CIS)的新型信号处理策略。该策略结合了新技术与既有要素,使超过80%的人工耳蜗使用者能够获得更高水平的言语理解能力。这一进展推动了人工耳蜗从实验性疗法向主流临床治疗手段的转变。

从实验室走向千家万户

人工耳蜗在临床上的影响巨大且与日俱增。全球已有超过一百万人接受了人工耳蜗植入,这极大地拓宽了他们在以听觉为主导的世界中的沟通选择。与此同时,针对人工耳蜗的研究也革新了人类对大脑的科学认知,深化了人们对于大脑如何适应声音及语言输入的理解。

人工耳蜗的影响力也早已超越了听力学范畴。通过证实仅需刺激数十个电极位点即可产生听觉,它为视觉和运动功能领域新兴神经假体技术的发展铺平了道路。

“整个故事体现了多个学科领域的完美融合,”Merkin奖评选委员会成员、麻省理工学院(MIT)Edward Hood Taplin医学工程讲席教授兼计算神经科学教授Emery Brown说道,“首先是神经生理学和基础神经科学,用于解析该器官的运作机制;其次是工程与技术开发,用于对其进行刺激;最后是行为科学,用于确认患者确实感知到了所施加的刺激。这充分展示了基础科学如何作为坚实后盾,催生出能够改变生活的创新技术。”

从后来发生的一切来看,人们低估了大脑。

人工耳蜗真正伟大的地方,不是发明了一套电子设备,而是第一次证明了人脑具有极强的适应能力。它能够学习一种全新的信息输入方式,甚至能够把原本毫无意义的电脉冲逐渐转化为具有语言意义的声音世界。

从某种意义上说,人工耳蜗并没有恢复自然听觉。它创造了一种新的听觉。而大脑学会了理解它。

五十年的发展史,本质上是一部神经接口产业化史

回顾此次获奖的五位科学家,会发现他们分别代表了神经接口产业化链条中的五个关键环节。

Hochmair夫妇解决的是器件问题。他们率先实现了多通道植入系统的工程化,开发出植入式接收器和柔性电极阵列,并于1977年完成世界上最早的多通道人工耳蜗植入。

Graeme Clark解决的是功能问题。他意识到真正重要的并不是让患者“听见”,而是让患者“听懂”。因此他坚持多通道刺激路线,并推动语音编码研究,最终实现患者无需依赖唇读即可理解部分语言信息。

Merzenich解决的是科学问题。他建立了人工耳蜗所需的神经生理学基础,推动电极设计、安全性验证和早期临床试验,并促成神经科学界形成共识。

而Wilson解决的则是整个行业最后一个关键的问题——编码问题。

当80年代的人工耳蜗已经能够稳定植入人体之后,人们发现很多患者虽然能够感受到声音,却无法真正理解语言。设备没有问题,神经也被成功刺激,但患者依然无法交流。问题最终被定位到神经编码本身。

1989年,Wilson提出连续交错采样(CIS)策略。这项工作的意义,甚至不亚于人工耳蜗本身。因为它第一次让行业认识到一个后来被所有神经接口领域反复验证的规律:决定神经接口性能的,并不只是硬件,而是编码。

人工耳蜗不是过去,而是未来脑机接口的预演


很多人把人工耳蜗视为上一代神经技术。但事实上,如果站在更长的历史尺度观察,它反而更像未来脑机接口产业的第一块路标。

因为今天几乎所有热门方向——视觉重建、运动恢复、感觉反馈、闭环神经调控、双向脑机接口——都在重复人工耳蜗曾经走过的路径。

首先寻找明确的神经靶点、然后建立刺激与感知之间的映射关系、接着开发长期稳定的植入系统、随后建立有效编码策略、最后通过长期临床验证实现规模化应用。

这条路径看似朴素,却是目前唯一被百万级临床实践验证成功的神经接口路线。

而今天整个脑机接口行业最容易陷入的一种误区:把硬件进步等同于能力进步。每当新的脑机接口产品出现,人们讨论的往往都是:通道数提升了多少;带宽增加了多少;采样率提高了多少;植入机器人速度提升了多少。这些当然重要。

但人工耳蜗的发展历史告诉我们,硬件只是基础设施。真正决定临床价值的,是信息能否被大脑理解。这也是为什么今天Neuralink虽然已经能够稳定记录数千个神经元活动,但距离人工耳蜗式的成功仍然有很长距离。

因为人工耳蜗解决的是:如何向大脑写入信息。而今天大部分脑机接口解决的是:如何从大脑读取信息,读取远比写入容易。因为神经活动本来就存在,而写入则要求我们理解神经系统真正的编码逻辑。

未来无论是视觉皮层假体、触觉反馈系统还是双向闭环脑机接口,最终都会面对与人工耳蜗当年完全相同的问题:什么样的刺激模式才是大脑能够学习和利用的语言?

这也许才是脑机接口产业未来最核心的竞争。

人工耳蜗留给脑机接口行业最大的遗产:一套方法论

今天回头看人工耳蜗的发展史,会发现它之所以成功,并不是因为它拥有最先进的技术,而是因为它遵循了一条正确的技术演化路径:

首先找到明确靶点、然后建立清晰机制、接着完成稳定植入、随后建立编码体系、最后经过长期临床验证。


整个过程持续五十多年。

从20世纪60年代的理论设想,到1985年首个多通道系统获得FDA批准,再到今天超过100万人植入使用。它的发展速度甚至称不上快,但每一步都建立在扎实的科学基础之上。这与今天很多脑机接口企业追求快速突破形成鲜明对比。

事实上,神经接口行业特别是植入式脑机接口更接近创新药,而不是消费电子。决定其成败的不是发布会,而是十年后的患者随访结果。

从这个意义上说,2026 Merkin奖既是对近50年来在人工耳蜗领域做出关键贡献的五位科学家的表彰,也是对整个脑机接口产业的一次郑重重申:

未来真正改变世界的脑机接口,不一定拥有最多电极,不一定拥有最大的模型,也不一定拥有最炫目的技术概念。


但它一定拥有最可靠的神经编码、最扎实的临床证据,以及最真实的患者获益。

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