听觉皮层植入不再缺编码器：Braincodec用256通道还原自然声，小鼠分辨精度追平真实声音

听觉皮层面积比耳蜗或听觉脑干大十倍以上，可容纳数百个刺激通道，但此前缺少一套把声音转成皮层刺激模式、同时不丢失声学信息的编码算法。 人工耳蜗和听觉脑干植入受电刺激空间分辨率限制，只能提供少量独立通道，安静环境下能听懂语音，却难以应对噪声背景和音乐细节。 在2000段声音上，Braincodec重建的平均SI-SNR约为+10，而22通道人工耳蜗ACE编码器经同一类深度解码器重建后平均为-33.1±8.4，两者差异在配对双侧t检验中p<0.001。

Braincodec由一个14层一维卷积编码器、一个镜像结构的解码器和一个浅层分类器联合训练，编码器把24 kHz波形转成40 Hz的通道刺激模式。 只用自编码器压缩能保住声学信息，却难以复现皮层表征；只用分类器能贴近皮层，却难以重建声音。 在165段自然声的人类fMRI数据上，Braincodec的表征最多解释71%的初级听觉皮层活动，纯自编码器不超过19%；分类与重建两个目标同时训练时互不拖累。

在植入小鼠中，100通道的Braincodec模式经10×10 μLED阵列投射到初级听觉皮层A1，小鼠在Go/NoGo任务中学会区分两种模式。 作为对照，未植入小鼠听4 kHz与16 kHz两个真实纯音，两组学习曲线无显著差异（p=0.56）。 在中间频率的捕捉试次中，Braincodec组与真实纯音组的感知分辨率分别为0.21±0.02和0.26±0.02倍频程，差异不显著（p=0.11）。

演示范围是离线训练、在线运行的软件编码器，加上小鼠A1上的光遗传刺激原型；人类数据只用于表征相似性比较，没有人类植入试验。作者提出下一步需要验证高分辨率表面电极能否用于人体刺激。

作者指出，Braincodec只能把输出对齐到皮层声音响应的介观组织，无法复现单神经元尺度的精确活动模式，植入效果取决于患者大脑把新表征与意义关联起来的能力。小鼠实验用人类听觉范围的纯音模式平移到小鼠音调拓扑轴，自然声未在此实验中使用。