一位聋哑妇女正在电话里跟我说话。她叫乔安妮·西尔贾 (Joanne Syrja)，她向我解释她的听力是如何随着时间恶化的。她说她从来听不到高频声音，随着时间的推移，声音的上限逐渐下降，直到她什么也听不到。但她现在能听到我的声音了。
我问她的问题被转换成电脉冲，通过电话线传输，并在她的接收器中再次转换成声波。然后她耳朵里的麦克风再次将我的声音转换成电流。1991 年秋天，44 岁的西尔贾接受了手术，医生在她耳深处植入了一个名为耳蜗植入体的设备。它利用麦克风的信号刺激她的听神经末梢，她的大脑将这种刺激模式感知为我的声音。
我问她她的植入体给她带来了哪些惊喜。她说是在去年三月。我走进办公室，门口正前方有几棵树。我听到一个声音，看到一只鸟坐在那里。每次它张开嘴，我都会听到这个声音。我这辈子从来没有听到过鸟叫声。这太不可思议了。我只是站在那里，泪流满面。我知道我听到的是鸟叫声，而且很美妙。
后来我通过电话与罗莎琳·罗森 (Roslyn Rosen) 交谈。像绝大多数聋人一样，罗森在学会说话之前就失聪了。她现在是加劳德大学 (Gallaudet University)——华盛顿特区一所独特的聋人大学——的继续教育院长，也是美国聋人协会主席。我其实没有直接和她说话——一位美国手语翻译为我们翻译。翻译如此之快和流畅，以至于我偶尔需要提醒自己我并没有直接和罗森说话。她猛烈抨击 FDA 在 1990 年批准对天生失聪儿童进行耳蜗植入。罗森说，大多数耳蜗植入儿童仍然是失聪儿童。而这项手术需要 2 万到 4 万美元，真正的输家是孩子、家庭和保险公司。
事情已经到了这个地步：人造感官，曾经只属于幻想和科幻小说的技术产物，现在正引发对其使用适当性的激烈辩论。可以肯定地预测，在未来几十年，耳蜗植入体将与其他能够提供某种人工视觉和触觉的设备一同出现。然而，它们将如何改变人们的生活，是无法预测的。
二十年前，罗伯特·辛德勒 (Robert Schindler)，当时是旧金山加利福尼亚大学的住院医生，发现一些研究人员认为机器可以使聋人听到声音。他们的推理非常简单诱人。
当声波进入人的耳朵时，它们会不断地撞击耳膜。这种振动会通过一组铰接的骨头传递，其中最后一根骨头会敲击充满液体的螺旋形腔室的开口，这个腔室被称为耳蜗。波浪在其中滚动，导致其内部纤细的纤毛弯曲。当它们弯曲时，其表面的孔隙会被撬开，允许液体中漂浮的带电原子流入。这会产生电信号，信号传导到耳蜗的神经末梢并进入大脑。在这个过程中，耳蜗能够将复杂的声波（例如语音）分解成其组成频率。不同的频率会使耳蜗中不同位置的纤毛强烈颤动。音调越高，这种敏感性就越接近耳蜗的入口。
最常见的耳聋原因是携带那些敏感纤毛（毛细胞）的细胞死亡。然而，即使毛细胞消失了，神经末梢通常仍然能够工作。辛德勒发现，一些研究人员认为机器可以刺激这些神经末梢——如果它刺激耳蜗中不同的位置，就能让大脑听到适当的频率。
大多数专家对此表示怀疑。辛德勒说，当时的传统观点认为这是不可能的。它说你会杀死神经，根本无法再现语言的复杂性。所有植入体佩戴者最多只能听到嗡嗡声。
然而，辛德勒协助植入了一些最早的原型，它们显示出有希望的结果。他说：“我被迷住了，心想：‘这会是我一生的事业。’”在接下来的二十年里，他和O其他研究人员发现，与当时的主流观点相反，人工耳蜗植入并没有杀死听神经，尽管有些人确实只能听到嗡嗡声，但另一些人却能再次听到声音。在后语言期失聪的成年人——那些在学会说话后失聪的人——中，人工耳蜗植入让大约五分之一的受助者能像西尔贾一样听和说。五分之三的人可以利用植入体辅助唇读。另外五分之一的人没有获得真正的益处。
所有耳蜗植入体的基本结构都是相同的。乔安妮·西尔贾耳朵里的麦克风连接到她腰带上佩戴的声音处理器。在那里，声音被处理，使重要模式突出，从而使她更容易理解。处理器将声音分解成频带，并将其发送到植入西尔贾头骨中的接收器。信号从那里通过绝缘电缆传输，电缆末端是缠绕在耳蜗中的带电极的电线。每个电极接收关于单个频带的信息，并以匹配的模式刺激其周围的神经末梢。大脑然后可以将刺激模式转换为构成声音的频率范围。
在过去的十年中，辛德勒和其他植入研究人员开始收获他们的工作成果。1984 年，FDA 批准了首批用于成年人的商业植入体，1990 年，该机构将其使用范围扩大到儿童。现在，全球有超过 7,000 人（其中 2,000 多名是儿童）佩戴耳蜗植入体。研究其他人工感官设备的科学家，尽管面临巨大的原型和模糊的结果，但仍在谈论他们的机器有朝一日能像耳蜗植入体一样成功。辛德勒说，这是一场经典的科学革命。
尽管如此，一项只有 20% 完全成功率的手术仍有改进空间。最新的研究，侧重于使声音处理器更复杂并加快电极对声音变化的响应速度，可能会使这些设备更有效。辛德勒认为，植入体能带来重大益处的聋人数量将大幅增加，可能高达 75%。
然而，对于大约 2000 名失聪的美国人来说，耳蜗植入体现在和将来都将毫无意义。他们的失聪是由一种罕见的疾病——神经纤维瘤病引起的，在这种疾病的病程中，听神经本身可能会长出肿瘤。当外科医生切除肿瘤时，他们也无法避免切断神经。对于这样的人来说，要再次听到声音，设备就必须接入神经以外的听觉通路——换句话说，接入大脑本身。
洛杉矶豪斯耳科研究所的研究人员设计了这样一种设备。它由一个电极阵列组成，放置在大脑中被称为耳蜗核的部分。这是听神经传入信号在大脑中的第一个中继站。通过激活耳蜗核表面的电极，植入体可以产生声音的感觉，但不如语音那样清晰可辨。该植入体已顺利通过 FDA 审批程序，很可能成为第一个恢复感官的商业化大脑植入体。
对于试图恢复听力的研究人员来说，大脑植入是一个全新的领域。然而，对于从事人工视觉研究的人来说，这个领域已经有超过 25 年的历史了。只有大约 20% 的盲人仍拥有正常工作的视神经。因此，试图开辟人工视觉之路的研究人员别无选择，只能选择最雄心勃勃的路线。
携带视觉信息的神经从眼睛延伸到大脑后部，在那里它们进入被称为视觉皮层的区域。在这里，信号被组织成与外部世界空间对应的图谱——如果一个人失去了一部分视觉皮层，他就会在其视野的相应部分失明。
自 20 世纪 30 年代以来，研究人员就知道通过刺激视觉皮层，可以使盲人看到光点。在 20 世纪 60 年代，几个研究小组开始调查利用这种现象的可能性。在犹他大学的一项研究中，盲人志愿者同意将电极阵列放置在他们的视觉皮层表面；连接线通过在颅骨上钻的孔伸出，连接到头皮上的一个插孔。当研究人员通过电极通电时，他们以一种方式刺激视觉皮层中的神经元，使受试者看到多达两打的圆点漂浮在他们面前的黑暗中。
对于富有想象力的科学家来说，这些结果是惊人的。盲人可以戴一副眼镜，上面装有拇指大小的摄像头。摄像头捕捉到的图像可以通过电线发送到植入在人脑后部的插孔，然后传输到植入视觉皮层中的数百个电极。在那里，信号将形成一个点阵模式，可以形成一个类似电视图像的外部世界画面。
图像的质量需要达到什么程度才能有用呢？最近，犹他大学的一个研究团队通过让视力正常的志愿者戴上头盔来模拟通过人工眼看到的世界，从而找到了答案。一个黑白摄像机捕捉画面，并将画面分解成不同数量的点。志愿者在房间里走动，试图开门，并尝试阅读。结果显示，如果他们能看到 625 个点，他们就能在不碰到物体的情况下走动，并以每分钟 150 个单词的速度阅读。
二十多年来，美国国立卫生研究院一直资助一个名为“神经假肢项目”的项目，其中一项最长期的任务是开发能够实现犹他大学研究人员所设想装置的电极。最初电极的问题在于它们位于视觉皮层的表面，而实际的图谱则位于其下方约十分之一英寸处。而且，当电极释放的电流进入大脑时，它会扩散开来。当信号到达视觉图谱时，它们可能会相互干扰。几百个这样的电极无法创建清晰的图像。相反，它们会产生类似电视屏幕图像的效果，其中每个像素——每个点——都有一角硬币大小，并与其相邻像素重叠。神经假肢项目想要的是一种像针一样的电极，它可以真正穿透大脑以接近视觉图谱。
它花了超过 15 年才建成。该项目负责人特里·汉布雷希特 (Terry Hambrecht) 在他位于贝塞斯达的办公室里放着一个，用来向来访者展示。电极看起来像睫毛，但其中一部分（用于连接离开头骨的导线）由黄金制成，而另一部分（用于穿透大脑）由绝缘铱制成。一小块环氧树脂将两部分粘合在一起。铱端尖端是一个微小的氧化铱颗粒，不比一个神经元大——直径只有 0.001 英寸。当电流通过电线时，它只从这一个尖端进入大脑，使电场保持聚焦。
1991年11月，汉布雷希特和他的同事们对一名盲女进行了设备测试。他们在她的头部植入了38个电极，她报告说看到了除了其中四个之外所有电极对应的光点。通过询问她每个光点出现在她视野中的位置，然后关闭一些并打开另一些，研究人员能够使光点形成简单的形状，例如字母I。研究人员希望到明年一月能够准备好250个电极植入另一个人。有了这么多光点，植入者甚至可能能够识别电脑屏幕上的字母。
这些电极是心血之作。每个都需要手工制作，然后由神经外科医生小心翼翼地植入大脑。然而，神经假体项目正在进行的另一个项目可能会导致大规模生产的多电极探针。负责这项研究的比尔·希特德克斯 (Bill Heetderks) 也有他自己的电极要展示。它有一个几乎看不见的微电子方头和一个又长又细的柄。它是从硅晶圆上蚀刻出来的，有 16 个接触点，每个接触点都可以独立控制。希特德克斯和他的同事们正准备升级到 64 个接触点；可以想象，他们可以达到数百个。就像计算机芯片一样，一块硅晶圆可以廉价地生产出许多探针。希特德克斯说：“一旦你有了基本设计，你就可以像生产果冻豆一样大量生产它们。”
有了这些探头，外科医生就不必小心翼翼地移动几个珍贵的电极，直到找到能产生最佳图像的精确位置。汉布雷希特解释说：“你只需将探头放入基本区域，然后电子扫描电极，直到找到你想要的，然后忘掉其他电极。我们会浪费很多触点，但这又有什么关系呢？”
并非所有旨在恢复视力的研究都涉及脑部植入。五分之一的盲人视神经功能正常，眼部末梢完好无损。他们的失明是由基因缺陷或疾病造成的，这些缺陷或疾病会破坏视网膜上的感光细胞，而这些感光细胞负责将光线转化为电信号。所有这些人只需要一个人工视网膜就能再次看到。
两个研究小组一直在致力于制造人工视网膜。一个小组在南方，包括约翰霍普金斯大学、杜克大学、研究三角公园和北卡罗来纳州立大学；另一个小组在北方，包括麻省理工学院和哈佛大学。北方小组设想的人工视网膜结合了最新的摄像技术：光线将照射到经过改装的电荷耦合器件 (CCD) 上，它会将光线转换为电脉冲。南方小组则出于同样的目的使用最新的太阳能电池技术。在这两种情况下，设备都将放置在视网膜前方，其正面接收光线，将其背面相应位置转换为电脉冲，并刺激适当的神经末梢。
两个团队都开发了将植入物植入眼睛并固定在视网膜上的手术技术。北方研究人员目前正在将空白芯片植入兔子的眼睛，以观察活体眼睛对内部电子硬件的耐受程度。他们希望在今年年底前将原型植入兔子的一只眼睛中。他们将测量兔子视觉皮层的电活动，并进行行为测试以评估动物的视力情况。
至少，视网膜植入物应该能让盲人看到周围物体的轮廓，使他们无需拐杖即可行走。最终，人工视网膜可能会进步到植入者可以用它们阅读的程度；再往后，就不得而知了。
继听觉和视觉之后，触觉是最有可能被技术模仿的感官。然而，在某些方面，它提出了一个更复杂的问题，因为它与其他身体功能纠缠在一起——失去触觉的人通常也会失去移动能力。但像希特德克斯正在研究的先进电极有朝一日可能会有所帮助。
令人惊讶的是，瘫痪肢体中的神经通常功能完好，每秒向大脑发送数百次新的信息。只有当信号到达像脊髓断裂这样的断裂处时，它们才会消失。但有可能防止这些信息丢失；它可以通过一种称为记录袖带电极的设备捕获。袖带是一个约一英寸长的硅胶套筒。它缠绕在一根神经周围，其内部的电极记录所有经过的电流。
第一个袖带是安迪·霍弗 (Andy Hoffer) 在 15 年前发明的，他现在是不列颠哥伦比亚省伯纳比西蒙弗雷泽大学的神经生理学家。霍弗最初开发该设备是为了测量动物的神经活动，但他一直致力于改进其在人体上的应用。最近，霍弗的一名研究生莫滕·豪格兰 (Morten Haugland) 与托马斯·辛克耶尔 (Thomas Sinkjær)（霍弗以前的研究生）在丹麦奥尔堡大学合作，找到了一种将霍弗的想法付诸实践的方法。
中风常导致脑部病变，使患者对身体一半的控制能力部分丧失。行走变得非常困难；因为患者无法抬起一只脚，只能在地上拖着走。一年前，豪格兰和辛克耶尔在一个患有此病症的男子脚部神经上安装了一个记录袖带。他们还在他的小腿前方、膝盖下方植入了一个刺激电极，并将这两个设备连接到一个微处理器。现在，当这名男子将重心从脚跟移到受影响的脚掌时，压力会使神经放电，记录仪会检测到其信号。一旦微处理器收到此信息，它就会指示刺激器释放一股电流，使周围肌肉收缩。这名男子的脚抬起，他就能舒适地行走了。
然而，霍弗和希特德克斯的目光远远超出了拖曳的脚。霍弗正在尝试研究如何将他的袖带安装在监测肌肉和关节位置及角度的神经上。这些信号可以帮助一个人感知他四肢在空间中的位置。理论上，所有这些信息都可以通过希特德克斯的电极传递到人脑的相应部分。外科医生只需将它们放在大脑中包含身体触觉图谱而非视觉图谱的部分。希特德克斯还希望有一天能拥有可以植入大脑运动控制区域的记录电极，并在肌肉中运行刺激电极。这样，患者就能感觉到他握着的杯子，思考着将其移到嘴边，并感觉到他的手臂将其带到那里。
然而，希特德克斯很快指出，所有这些几乎完全是猜测。神经假肢研究人员喜欢谈论他们的设备在遥远的未来可能如何工作，但通常他们会尽一切努力避免被认为是奇迹创造者。这些项目需要数年甚至数十年的时间才能实现，即使那时，它们也不会神奇地重现感官的全部丰富性。
尽管存在提高期望的风险，研究人员仍然从“他们所做的事情本质上是好的”这一前提出发开展工作。其他人则不那么确定。例如，耳蜗植入体真的像他们所声称的那么有价值吗？像西尔贾这样的案例，其结果无疑令人印象深刻。但她并非这项技术的未来。研究人员和企业正将目光投向更大范围的语前聋儿童群体，这些孩子在学会说话之前就失聪了。耳蜗植入体对那些无法将听到的声音与之前听过的词语联系起来的儿童的效果尚不明确。
哈伦·莱恩 (Harlan Lane) 是波士顿东北大学的一名心理学家，他的研究包括测试后语言期失聪的成人植入者。他同意对于这些成年人来说，这项技术确实展现了前景。但他坚持认为，当 FDA 批准对语前聋儿童进行植入时，他们犯了一个错误。他们做出了科学上、医学上和伦理上错误的决定。
莱恩认为，审批前试验和后续研究的结果并不令人满意——在试验中，只有少数儿童能在不唇读的情况下识别随机选择的单词。他指出，尽管绝大多数聋儿都是语前聋，但大多数研究将他们与语后聋儿童混为一谈，导致结果出现偏差。莱恩最近分析了几项此类研究后得出结论，植入体几乎没有让语前聋儿童仅凭听觉识别语音的能力。莱恩认为，充其量，这些儿童需要多年的训练才能识别少数口语短语，而这种局限性使得他们在学校学到的东西可能不多。在生命的早期学习一门语言对于理解其他科目以及清晰思考至关重要。然而，尽管投入了大量时间进行训练，植入体儿童似乎注定会对英语口语的理解能力低于平均水平。
莱恩说，聋哑儿童可以更可靠地学习美国手语，然而外科医生或植入体制造公司似乎对此没有什么兴趣，以确保他们这样做。莱恩认为，植入体儿童最终将陷入两个世界之间：他们无法像听力正常的人那样生活，但他们也没有在聋人社区中长大，使用美国手语。不幸的是，他说，我们不得不等待 15 年，直到足够多的儿童受到伤害，并且对这些伤害进行了足够多的研究，我们才能说服 FDA 他们犯了一个错误。
加劳德大学院长罗森认为，人工耳蜗的倡导者不理解“耳聋”的含义。她指出，聋人已经建立了自己的语言、文化和历史，与其他少数民族一样具有合法性。罗森说，大多数人将耳聋视为一种病理状况，一个需要治愈的问题。我们不这样看待自己。我们认为自己只是碰巧听不见的人，生活依然美好。然而，她说，许多参与人工耳蜗开发的人认为，手术和微弱的听力前景总比接受自己耳聋要好。
关于神经假体价值的辩论并不仅限于人工听觉。美国盲人联合会政府事务主管詹姆斯·加谢尔（James Gashel）认为，人工视觉也存在类似的问题。
加谢尔说：“我们对那些承诺很多但兑现很少的技术不感兴趣。”“而且在承诺实现之前，已经有很多技术被推向市场。”研究人员认为，一点点视力总比使用加谢尔所说的“盲人技能”——拄拐杖走路、阅读盲文或使用语音识别计算机——要好。他说，如果机器有朝一日能让人再次看见，那它们最好真的能做到，而不是仅仅玩玩而已。例如，加谢尔本人就是盲人，他会愿意接受犹他大学研究人员理论上的人工眼，并以每分钟 150 字的速度阅读吗？“可能不会，我想大多数盲人也不会这样做——尽管方向是对的。不过，我当然更愿意以每分钟 300 字的速度阅读盲文。”
加谢尔警告说，在神经假体真正成熟之前就推广它，可能会对盲人造成真正的伤害。他举的一个例子是一种用于视力极差学童的设备：一台昂贵的视频机，可以将页面上的文字放大到原来的许多倍。由于孩子们并非完全失明，他们没有学习盲文。相反，他们基本上被束缚在巨大的机器上，导致他们阅读速度比视力完全正常的人或阅读盲文的盲人慢得多。
加谢尔不想给研究泼冷水。我只希望研究人员不要用“失明的悲剧”来宣传他们研究的必要性，因为失明不一定是悲剧。科学家需要觉得自己正在帮助解决真正让人沮丧的问题。我们不是可怜的生物。我们只是人类。
作为一名对神经假肢心存感激的人，西尔贾并没有否定批评者所说的话。她说，聋人社区在表达对接受自己耳聋的担忧时，确实有道理。我努力把这些话放在心上。如果有人把这个语音处理器从我身边拿走，我就是聋子。但我跟一位行动不便的人交谈过，我说：“你觉得聋人社区的发言人说的那些‘你最好还是聋着’的话怎么样？”毕竟，我从失聪中也学到了很多东西。他对我说：“是啊，我也从我的残疾中学到了很多东西，但你知道吗？如果我能再次走路，我会把这一切都扔进一个洞里。”
