Stochastic beamforming for cochlear implant coding
Stochastic beamforming for cochlear implant coding
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用于人工耳蜗编码的随机波束形成
DOI：
10.1117/12.725416
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发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Morse R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Morse R
人工耳蜗是一种修复装置，用来为那些本来会严重失聪的人提供听力。故意在电极信号中加入噪声可以增加信息的传输量，但标准的人工耳蜗不能复制正常听力的噪声特征，因为如果在有限数量的电极上以不受控制的方式添加噪声，那么几乎肯定会导致性能变差。只有在每个神经纤维中实现部分独立的随机活动，阈上随机共振机制才能有效。我们正在研究随机波束形成的使用，以获得更大的独立性。该策略包括用独立高斯噪声源的线性组合呈现每个电极。由于耳蜗中充满了导电盐溶液，来自电极的噪声电流相互作用，因此对每条神经纤维的有效刺激将是噪声源的不同加权和。因此，在某种程度上，神经纤维的有效刺激将独立于邻近纤维的有效刺激。对于一个特定的病人，电极的位置和电流的扩散量是固定的。因此，目标是找到导致神经放电之间最大独立性的噪声源的线性组合。在这个理论研究中，我们证明了每个电极有可能得到一个独立的激励点（一个零），并且随机波束形成可以大大降低刺激耳蜗不同区域的噪声之间的相关性。
Cochlear implants are prosthetic devices used to provide hearing to people who would otherwise be profoundly deaf. The deliberate addition of noise to the electrode signals could increase the amount of information transmitted, but standard cochlear implants do not replicate the noise characteristic of normal hearing because if noise is added in an uncontrolled manner with a limited number of electrodes then it will almost certainly lead to worse performance. Only if partially independent stochastic activity can be achieved in each nerve fibre can mechanisms like suprathreshold stochastic resonance be effective. We are investigating the use of stochastic beamforming to achieve greater independence. The strategy involves presenting each electrode with a linear combination of independent Gaussian noise sources. Because the cochlea is filled with conductive salt solutions, the noise currents from the electrodes interact and the effective stimulus for each nerve fibre will therefore be a different weighted sum of the noise sources. To some extent therefore, the effective stimulus for a nerve fibre will be independent of the effective stimulus of neighbouring fibres. For a particular patient, the electrode position and the amount of current spread are fixed. The objective is therefore to find the linear combination of noise sources that leads to the greatest independence between nerve discharges. In this theoretical study we show that it is possible to get one independent point of excitation (one null) for each electrode and that stochastic beamforming can greatly decrease the correlation between the noise exciting different regions of the cochlea.
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