(57)【要約】  音声信号に基づく蝸牛インプラントのための制御信号を生成するための方法は、音声信号に基づいて結果として得られる聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンにおける第１情報を算出すること（１１０）を含む。さらに、その方法は、活動パターンにおける特性パターンの認識に基づいて第１情報によって表わされる活動事象を除去すること（１２０）を含む。それによって、クリアな情報が得られる。さらに、クリアな情報は、蝸牛インプラントのための制御信号、またはクリアな情報から導き出される蝸牛インプラントのための制御信号として使用される。記載の方法は、コンピュータ・プログラム、または対応する装置によって実現することができる。記載された概念は、例えば、蝸牛インプラントを有する患者のための聴覚を強化して実質的に供給する。活動パターンにおける特性パターンの認識に基づく活動事象の除去は、人間の聴覚系に特に適している。したがって、蝸牛インプラントの最小のエネルギー消費で話し言葉の最適了解度があるように、蝸牛インプラントを制御可能とすることが生じる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号に基づいて、蝸牛インプラントのための制御信号を生成する方法（１００）であって、
前記音声信号（１１２）に基づいて生じた聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）において時間（ｔ）とともに第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））を算出するステップ（１１０）と、
クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を得るために、活動パターンにおいて特性パターンの認識に基づいた前記第１情報によって表わされた活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）を除去するステップ（１２０）とを含み、
制御信号として前記クリアな情報を使用するか、または前記クリアな情報から前記制御信号を導き出す、方法。
【請求項２】
前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））は、
前記活動パターンを介して、複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に対する多数の放出された神経伝達物質小胞の時間的移行（４１０）を時間とともに表わし、
前記除去するステップ（１２０）は、
前記第１情報から、活動電位（４７２，ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）の生成に寄与しないか、または活動電位を生成していない神経伝達物質小胞の発生（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６）を取り除くステップを含む、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項３】
神経伝達物質小胞の発生（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６）を取り除くステップは、特定の時間間隔における特定の有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）において放出された神経伝達物質小胞が、前記特定の有毛細胞に連結された神経線維（ＮＦ１，ＮＦ２，ＮＦ３，ＮＦ４，ＮＦ５，ＮＦ６，ＮＦｎ）において活動電位の生成に寄与しない、または特定の有毛細胞に連結された神経線維における活動電位を生成しない場合に、前記特定の有毛細胞に対する特定の前記時間間隔において放出された神経伝達物質小胞の数をゼロに設定するステップを含む、請求項２に記載の方法（１００）。
【請求項４】
前記除去するステップ（１２０）は、
活動電位（４７２，ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）の時間的に前の放出のための有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に対する神経伝達物質小胞の発生（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６）を取り除くことが、不応期において存在することを含む、請求項２または請求項３に記載の方法（１００）。
【請求項５】
前記除去するステップ（１２０）は、
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）に関連しない前記第１情報によって表わされた活動事象（１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６，１０５０，１０５２，１０５４，１０５６；ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）を決定するステップと、
前記活動パターンにおける前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を導き出すステップとを含み、前記クリアな情報は、トラジェクトリに関連しない活動事象を削除することによって前記第１情報から導き出される、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項６】
前記除去するステップ（１２０）は、
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）に関連する前記第１情報によって表わされた活動事象（１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６，１０５０，１０５２，１０５４，１０５６；ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）を決定するステップと、
前記活動パターンにおける前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を導き出すステップとを含み、前記クリアな情報は、トラジェクトリに関連している活動事象を削除することによって前記第１情報から導き出される、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項７】
前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））は、
複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に対する放出された神経伝達物質小胞の数の時間的移行（４１０，１０１０，１０１２，１０１４，１０１６）を表わし、前記複数の内有毛細胞の各内有毛細胞は、時間的移行を前記第１情報に割り当てる、請求項５または請求項６に記載の方法（１００）。
【請求項８】
前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））は、
異なる内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に連結された複数の神経線維（ＮＦ１，ＮＦ２，ＮＦ３，ＮＦｎ）での複数の時間的な電圧の形状（１１２６）を表わし、前記複数の内有毛細胞の内有毛細胞は、関連付けられた神経線維における時間的な電圧の形状の前記第１情報に割り当てる、請求項５または請求項６に記載の方法（１００）。
【請求項９】
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）は、
前記音声信号（１１２）における活動事象のために、複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での前記活動事象の発生を表わす、請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１０】
特定のトラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）は、
複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での複数の活動事象（１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０５０，１０５２，１０５４，１０５６；ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３）を構成し、
２次元のグラフ表示において、前記活動事象が、直線または曲線のトラジェクトリ近似に関連しており、
２次元のグラフ表示において、前記時間（ｔ）が、第１軸にプロットされ、有毛細胞の時間的移行に関連する指標（ｉ）が、第２軸にプロットされ、
前記活動事象が、前記２次元のグラフ表示において確認される、請求項５ないし請求項９のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１１】
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）に関連する前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））か、またはトラジェクトリに関連しないかによって表わされる前記活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）を前記決定するステップは、パターン認識の処理を含み、
前記パターン認識は、
前記活動パターンにおいて前記第１情報を受信するステップと、
２次元表示（１０２２，１３００，１４００）として、複数の有毛細胞に対して時間とともに前記活動パターンを読み取るステップであって、前記２次元表示の第１方向（ｘ）が前記時間（ｔ）を表わし、前記２次元表示の第２方向（ｙ）が前記有毛細胞の指標（ｉ）を表わし、そして２次元表示において含まれる前記情報が、前記時間の関数および前記内有毛細胞の指標として、活動事象の発生を表わしており、
所定の類似の尺度に関して、曲線形状が比較曲線形状に与えられる類似の少なくとも１つを提示する場合に、トラジェクトリとして前記２次元表示において前記曲線形状を確認するステップとを含む、請求項５ないし請求項１０のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１２】
前記パターン認識を処理するステップは、
第１時間または第１時間間隔における異なる内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）上の前記第１情報から情報を受信するステップと、
第１情報の２次元表示の第１行として、前記第１時間または前記第１時間間隔に対する前記情報を読み取るステップと、
第２時間または第２時間間隔における異なる内有毛細胞での活動事象上の前記第１情報から情報を受信するステップと、
前記第１情報の２次元表示の第２行として、前記第２時間または前記第２時間間隔に対する前記情報を読み取るステップとを含む、請求項１１に記載の方法（１００）。
【請求項１３】
前記２次元表示において曲線形状を確認するステップは、
前記２次元表示または前記２次元表示のカットオフを比較パターンと比較するステップを含む、請求項１１または請求項１２に記載の方法（１００）。
【請求項１４】
前記２次元表示において曲線形状を確認するステップは、
直線的または双曲線的にカーブする曲線形状を確認するステップを含む、請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１５】
前記比較の曲線形状は、
直線的または双曲線的な曲線である、請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
略直線が、変形された２次元表示において含まれる場合に、トラジェクトリとして前記２次元表示における曲線形状（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）を確認するステップは、決定するステップと同様に、時間とともに前記活動パターンの前記変形された２次元を得るために、段階的に前記２次元表示を変形するステップを含み、
前記変形された２次元表示において認識された略直線は、トラジェクトリとして確認される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
段階的に変形するステップは、２次元表示において含まれる曲線が、段階的な変形によって、前記段階的な方式において解決されるように起こる、請求項１６に記載の方法（１００）。
【請求項１８】
トラジェクトリとして２次元表示における曲線形状（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）を確認するステップは、
直線または曲線のグラフセグメントを認識するために構成されるハフ変換を前記２次元表示に適用するステップを含み、
トラジェクトリは、前記ハフ変換の結果に基づいて認識される、請求項１１ないし請求項１７のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１９】
トラジェクトリとして２次元表示（１２２０；１３００；１４００）において曲線形状（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）を確認するステップは、前記２次元表示を神経回路網に入力するステップを含み、
前記神経回路網は、前記２次元表示においてトラジェクトリを形成している曲線形状を認識するために構成される、請求項１１ないし請求項１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
活動事象がトラジェクトリに関連するか関連しないかを前記決定するステップは、トラジェクトリに関連している活動事象を決定するステップを含み、
トラジェクトリは、ともに関連し、および前記音声信号における前記同じ事象によって起こった活動事象の数が、所定の最小数よりも大きい場合でない限り認識されない、請求項５ないし請求項１９のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２１】
前記音声信号（１１２）における事象は、母音、子音、音またはクリック音の出だしを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）は、
聴覚モデルの基底膜（６２０）における進行波（６７０）を表わしている複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での複数の活動インパルス（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）によって形成される、請求項５ないし請求項２１のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２３】
トラジェクトリは、聴覚モデルの基底膜（６２０）における単一の進行波（６７０）によって複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）の刺激によって引き起こされる前記複数の内有毛細胞での活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）を含む、請求項５ないし請求項２２のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２４】
前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を導き出すステップは、前記第１情報におけるトラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）を認識するステップ、マークされなかった活動事象（１０４０，１０４６；ＡＰ７，ＡＰ１４）を削除するステップと同様に、前記トラジェクトリに関連している活動事象（１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０５０，１０５４，１０５６；ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３）をマークするステップを含む、請求項５ないし請求項２３のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２５】
前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を導き出すステップは、活動事象をマークするステップを含み、
認識されたトラジェクトリから活動イベントの前記距離が、所定の最大距離よりも少ない、請求項２４に記載の方法（１００）。
【請求項２６】
時間とともに前記活動パターンにおいて前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａ3（ｔ））を算出するステップ（１１０）は、
聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での時間とともに前記活動パターンを算出するステップを含み、
前記内有毛細胞は、前記蝸牛に沿って異なる位置に配置される、請求項１ないし請求項２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記内有毛細胞は、
前記音声信号の中に含まれる異なる周波数での感度のピークを提示する、請求項１ないし請求項２６のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２８】
前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））は、
神経伝達物質小胞の発生におけるクリアな情報であり、
前記クリアな情報を使用することは、前記クリアな情報を前記蝸牛インプラントに伝達するステップを含む、請求項１ないし請求項２７のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２９】
前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））は、
クリアな神経活動パターンであり、
前記クリアな情報を使用することは、前記クリアな情報を前記蝸牛インプラントに伝達するステップを含む、請求項１ないし請求項２８のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項３０】
コンピュータ・プログラムが、コンピュータ上で実行される際に、請求項１ないし請求項２９のいずれかに記載の方法が実行される、コンピュータ・プログラム。
【請求項３１】
音声信号に基づいて、蝸牛インプラントのための制御信号を生成する装置であって、
前記音声信号に基づいて生じた聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）において時間とともに第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））を算出する手段と、
クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を得るために、活動パターンにおいて特性パターンの認識に基づいた前記第１情報によって表わされた活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）を除去する手段と、
前記蝸牛インプラントのための制御信号として前記クリアな情報または前記クリアな情報から導き出された情報を使用するために構成された前記蝸牛インプラントを制御する手段とを含む、装置。
【請求項３２】
トラジェクトリに関連しない前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａ3（ｔ））によって表わされた前記活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６；４７２，ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）を決定する手段と、
前記第１情報において、トラジェクトリに関連しない活動事象を削除することによって、前記活動パターンにおいて前記クリアな情報を導き出す手段とを含む、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
請求項１における前記第１情報は、
複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に対する放出された神経伝達物質小胞の数の時間的移行（４１０，１０１０，１０１２，１０１４，１０１６）を表わし、前記複数の内有毛細胞の各内有毛細胞は、時間的移行を前記第１情報に割り当てる、請求項３１または請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））は、
異なる内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に連結された複数の神経線維での複数の時間的な電圧の形状（１１２６）を表わし、前記複数の内有毛細胞の各内有毛細胞は、関連付けられた神経線維における時間的な電圧の形状の前記第１情報に割り当てる、請求項３１または請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
トラジェクトリに関連しない前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａ3（ｔ））によって表わされた前記活動事象を決定する手段（１５００；１７００；１８００）は、並行様式において、有毛細胞を割り当てられた各信号である並行信号（１５２０，１５２２，１５２４；１７２０，１７２０，１７２４）の形状の中の前記複数の有毛細胞において時間とともに前記活動パターンを受信するために構成された曲線認識手段を含み、各信号は、有毛細胞割り当てられ、異なる速さで次々に接続された複数の段階（１５１０，１５１２，１５１４；１７３０，１７３２，１７３４）を通じて前記信号を送るために割り当てられ、
少なくとも１つの所定の数の信号が所定の段階において同時に活性化されるときを認識する場合に、次々に接続された前記複数の段階の少なくとも１つの所定の段階が構成される閾値認識手段（１７７０，１７７２，１７７４）を含み、
前記所定の段階において少なくとも前記所定の数の同時に活性化される信号の前記存在が、前記活動パターンにおけるトラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）の存在を含む、請求項３１ないし請求項３４のいずれかに記載の装置。
【請求項３６】
少なくとも１つの段階（１５１０，１５１２，１５１４；１７３０，１７３２，１７３４）は、前記段階を通じた転送において、多かれ少なかれ多数の信号を遅延するために構成される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記除去する手段は、
前記活動パターンにおいてトラジェクトリの存在を含むように構成される並列ハフ変換を行う手段を含み、
トラジェクトリは、前記活動パターンにおいて特性パターンを形成する、請求項３１ないし請求項３６のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、神経伝達物質小胞の放出分布の二段階の逆ろ過によって蝸牛インプラントのための電気刺激の選択的な生成のための概念に音声信号に基づいて、特に、蝸牛インプラントのための制御信号を生成する方法、デバイスおよびコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
長期間、小さい障害を有し通常の社会生活に参加するために聴覚障害で苦しんでいる人々に可能性を可能な限り与えることは、特に、医学および医療技術の目的であった。受信音響信号を増幅して、低い音の大きさの音響信号を認めるために難聴の患者に可能性を与えている従来の補聴器は、長年、すでに存在している。
【０００３】
数年間、少なくとも限られた聴覚において、内耳への重く回復不能の損傷を伴った患者を助けることさえ、可能であった。この目的のために、患者の無傷の聴覚神経は、蝸牛インプラントの電極によって刺激される。これに関連して、対応する刺激信号は、関係する患者に返されることになっている音声信号から導き出される。
【０００４】
さらにまた、神経生理学的にパラメータ化された聴覚器官コンピュータ・シミュレーション・モデルは、公知である。そして、それは、例えば、Ｇ．Ｓｚｅｐａｎｎｅｋ、Ｆ．ＫｌｅｆｅｎｚおよびＣ．Ｗｅｉｈｓにより出版物「聴覚処理のニューロン表現の基礎」（情報科学―Ｓｐｅｋｔｒｕｍ、第２８巻、ｎｏ．５、ｐｐ３８９―３９５、２００５年１０月、スプリンガー）において、記載されている。
【０００５】
蝸牛における流体力学的な液柱刺激および基底膜上の進行波運動は、一組の連結された電気機械の微分方程式によってモデル化される。この主題に関する詳細な説明は、例えば、Ｆ．Ｂａｕｍｇａｒｔｅによる博士論文「音声符号化についての知覚閾値を再生するための生理的聴覚モデル」（ハノーファー大学における博士論文、２０００年）において知ることができる。
【０００６】
基底膜の運動または進行波の運動は、内有毛細胞の不動毛のカップリング運動をもたらす。それらの安静位から不動毛の振れは、内有毛細胞の安静膜電圧を減極する。それによって、有毛細胞からシナプス間隙への神経伝達物質小胞の出口の確率は、増加する。神経伝達物質小胞の出口時間は、メディス−ポベダ（Ｍｅｄｄｉｓ−Ｐｏｖｅｄａ）によるモデルに従ってモデル化される。神経細胞の電圧形状をモデル化することは、ホジキンおよびハクスリーによる研究に基づく。これに関連して、膜電圧は、放出された神経伝達物質を通して外部の電流と同様にイオン交換によって影響される。小胞が、シナプス前内有毛細胞（ＩＨＣ）からシナプス間隙に拡散する場合、シナプス後膜の受容体蛋白に接着して、充電を放出する。小胞の微粒子によって、シナプス後電位は、約０．５〜１ｍＶ増加する。シナプス後神経細胞の分極が、特定の閾値νを上回る場合、活動電位は、放出される。
【０００７】
活動電位は、それらのほぼおよそ同一のコースによって特徴づけられる。最初に、膜電圧は、その後、１ｍｓ未満の非常に短い期間の間、極めて強く減極する。そして、それは過分極して、しばらくの間防がれる。そして、更なる活動電位は発生することができない。
【０００８】
【非特許文献１】「聴覚処理のニューロン表現の基礎」：Ｇ．Ｓｚｅｐａｎｎｅｋ、Ｆ．ＫｌｅｆｅｎｚおよびＣ．Ｗｅｉｈｓ、情報科学―Ｓｐｅｋｔｒｕｍ、第２８巻、ｎｏ．５、ｐｐ３８９―３９５、２００５年１０月、スプリンガー
【非特許文献２】「音声符号化についての知覚閾値を再生するための生理的聴覚モデル」：Ｆ．Ｂａｕｍｇａｒｔｅ、ハノーファー大学における博士論文、２０００年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
音声信号に基づいて蝸牛インプラントのための制御信号を生成するための概念を提供することが、本発明の目的である。そして、それは、従来の概念と比較して、改良された聴覚を有する蝸牛インプラントを患者に提供することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、請求項１に記載の音声信号に基づいた蝸牛インプラントのための制御信号を生成するための方法、請求項３０に記載のコンピュータ・プログラム、請求項３１に記載の蝸牛インプラントのための制御信号を生成するための装置によって達成される。
【００１１】
本発明は、音声信号に基づく蝸牛インプラントのための制御信号を生成するための方法を提供する。発明の方法は、音声信号のための結果から聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞において時間とともに活動パターンについての第１情報を算出することを含み、同様に活動パターンにおける特性パターンの認識に基づいて第１情報によって記述される活動事象を除去することを含む。除去することによって、クリアな情報が得られる。さらに、クリアな情報は、蝸牛インプラントのための制御信号として使用されるか、または、制御信号は、クリア情報から導き出される。
【００１２】
本発明は、活動パターンにおいて、多数の活動インパルスが時間とともに聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞に存在するという知見に基づいている。そして、それは、患者の聴覚に対して関連しない。このように、本発明の中心的な考えは、神経活動パターンにおける特性パターンの認識をして決めることである。特性パターンの認識に基づいて、そして、それは、例えば、患者の認識のための第２の重要性だけであるので、活動事象は、除去されることになっている。さらに、特定の活動事象が除去されることになっているかどうか、キューを与えている複数の特性パターンがあると理解された。そして、例えば、２つの活動事象がまもなく時間的に次々と同じ内有毛細胞で起こる場合、第１発生だけは、聴覚に寄与する。さらに、特性トラジェクトリ（線形のパターン）が、活性パターンで起こる。アプリケーションのケースに応じて、例えば、これに関連して、除去するか、または取り除くことは、いずれの活動事象もトラジェクトリに属しているか、または活動事象がトラジェクトリに属していないことに対して都合が良い。しかしながら、要約すると、本発明の中心的考えによれば、除去される活動事象が、特性パターンを確認することによってそれぞれ認識される。
【００１３】
除去することによって、クリアな情報が生ずる。余分な活動事象が取り除かれたクリアな情報が、蝸牛インプラントのための制御信号として、または蝸牛インプラントの制御信号を導き出すための初期の基準として使用される場合、改良された聴覚が患者において達成されることが示された。
【００１４】
本発明のフレームワークの範囲内で、例えば、特性パターンの認識に基づいて、話し言葉の了解度のために関連していない干渉する情報を除去するために、特にろ過に適している聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンであると理解された。
【００１５】
特に複数の内有毛細胞の活動パターンにおいて、音声信号が、音声信号および干渉する環境雑音の間の区別を可能にしている特性周波数波形、またはパターンをもたらすことが分かった。複数の内有毛細胞の時間とともに活動パターンから除去される活動事象を立証するときに、神経生理学的所見は、例えば、利用することができる。そして、例えば、人間の脳を複製している神経回路網の活動パターンが、特定の強い応答に与える情報を生じる。
【００１６】
そして、例えば、人間の脳の弱い反応だけに通じるとして、活動事象は、活動パターンにおいて起こっている特性パターンのために認識される第１情報から除去される。人間の脳は、特に強く特定の特性パターンに反応することが分かっている。その一方で、それは活動パターンの他の特性パターンの発生に対するごくわずかな反発を示すだけである。人間の脳が敏感に反応する特性パターンの決定は、脳の電流を観測すること、または例えば、脳の活動を観測することによって決定される。
【００１７】
例えば、シナプスまたは神経線維で活動電位の放出にその後発生している活動パターンにおける活動事象が、シナプスまたは神経線維の不応期（無感覚の期間）の範囲内で、話し言葉の了解度のために関連しないことが示されたことを理解すべきである。さらに、話し言葉の了解度のために関連しない複数の内有毛細胞で時間とともに活動パターンにおけるトラジェクトリに属しないのは、それらの活動事象である。
【００１８】
したがって、本発明は、複数の内有毛細胞の時間とともに活動パターンから、蝸牛インプラントをもつ患者のためのそれほど重要でない情報を削除することを可能にするか、または、そのような患者のための干渉する効果さえ有する。したがって、関係する患者の聴覚は、改善することができる。
【００１９】
さらに、本発明は、従来の概念を使用するより、より少ない活動事象が、蝸牛インプラントのための制御信号で起こる効果がある。これは、制御信号に基づく蝸牛インプラントによって、生成する神経刺激信号の供給を容易にする。標準的な蝸牛インプラントは、時間単位につき神経刺激インパルスの特定番号を出すことが可能なだけである。回路の複雑さは、時間の単位につき出されるため、より多くの神経刺激インパルスを増加させる。エネルギー消費は、出された神経刺激インパルスの数までおよび線形に増加する。したがって、活動パターンから「不必要な」活動インパルス、または話し言葉の了解度のために関連していない活動インパルスを除去する発明概念によって、蝸牛インプラントの複雑さと同様に電源の消費が減少する。
【００２０】
別の好ましい実施例において、時間とともに活動パターンにおける第１情報は、複数の内有毛細胞のための多くの放出された神経伝達物質小胞の時間的移行を表わす。本実施例において、除去することは、活動電位の生成に寄与しない、または活動電位を生成しない神経伝達物質小胞を第１情報から取り除くことを含む。対応する神経伝達物質小胞の発生が、実際に活動電位をもたらす場合、神経伝達物質小胞の発生が、蝸牛インプラント、またはヒト患者のために重要であることが示された。活動電位をもたらす神経伝達物質小胞の発生だけを表わし、対応しているクリアな情報は、すべての神経伝達物質小胞の発生を表わし、関連付けられるクリアではない情報より著しく低いデータ量を有する。したがって、神経伝達物質小胞についてクリアな情報を生成することは、蝸牛インプラントを作動するためのシステムにおいてデータ量を減少させる可能性を表す。
【００２１】
例えば、上述されたクリアな情報は、神経伝達物質小胞の発生についてクリアではない情報より著しくリソースに関して効率的に交換することができる。神経伝達物質小胞の発生についてクリアな情報が、蝸牛インプラントを作動するシステムのいくつかの構成要素の間で交換される場合、これは特に重要である。多くの場合、例えば、神経伝達物質小胞の発生についての（従来は、クリアではない）情報は、外部の処理および蝸牛インプラント間を無線または有線で伝送される。対応する伝送路の容量は、データ量に適していなければならない。これに関連して、直接的に、本発明の情報（除去する）の除去することによるデータ量の減少は、より少ない資源（例えば、周波数資源、またはエネルギー）に対応する伝送を可能にするために必要とされる。
【００２２】
さらに、本発明を使用する場合、各さらなる処理装置は、通常の従前通りである（神経伝達物質小胞の発生についてクリアではない情報）よりも小さいデータ量（神経伝達物質についてクリアな情報のみ）のみを処理しなければならない。活動電位の生成に寄与しない、または活動電位を生成しない神経伝達物質の小胞の除去、または取り除くことによるデータ量の発明の低減により、患者のために重要な情報は、失われない。
【００２３】
好ましくは、活動パターンは、特定の時間間隔の間、または特定の時点において、時間の単位当りに放出される神経伝達物質小胞の数、またはシナプス間隙において存在する神経伝達物質小胞の数の時間的移行を含む。しかしながら、活動パターンは、神経伝達物質の小胞が特定の時間間隔の間にシナプス間隙において放出されるかどうか、または特定の時間間隔の間、または特定の時において、シナプス間隙において存在するかどうかについての情報だけを含むこともできる。
【００２４】
例えば、神経伝達物質小胞の発生が、活動電位の生成のために寄与するかどうか、または神経伝達物質小胞の発生が、活動電位を生成するかどうかの事実は、活動電位の生成のためのモデルの助けによって決定することができる。例えば、対応するモデルは、神経伝達物質小胞の発生が、活動電位の生成に寄与するか、または活動電位を生成するかどうかについての試算を提供する。クリアな情報が、最終的に活動電位を引き起こす最後の神経伝達物質の小胞についての情報を含むようにできるので、例えば、対応するモデルに従って、複数の神経伝達物質の小胞が、活動電位を引き起こすために必要である場合に、例えば、その後、活動電位を引き起こすために予備に必要とされるのみのそれら全ての神経伝達物質小胞を取り除くことが可能である。
【００２５】
さらなる実施形態において、除去する間、活動電位の放出のためのシナプスの神経細胞のために、不応期または、死期間である神経伝達物質小胞の発生を取り除いてもよい。具体的に、絶対不感時間、または絶対不応期の範囲内で、神経伝達物質小胞の発生が、活動電位の放出に決して寄与しないと想定することができる。したがって、シナプスの不応期を考慮に入れることは特に評価するのが容易な基準を表す。それに関して、非該当神経伝達物質小胞の発生は活性パターンに関する第１情報から取り除くことができる。
【００２６】
不応期の範囲内の活動事象の発生は、同じ内有毛細胞での短い時間間隔における少なくとも２つの活動事象の存在によって、パターン認識のフレームワークの範囲内で認識可能である。
【００２７】
本発明のさらなる実施形態において、活動パターンにおける特性パターンに基づく活動事象を除去することは、トラジェクトリに属する、またはトラジェクトリに属しない第１情報によって表わされる活動事象を決定することを含む。この場合、除去することは、活動パターンにおけるクリアな情報を導き出すことを含み、クリアな情報は、トラジェクトリに属する活動事象を削除することによって第１情報から形成される。
【００２８】
異なる聴神経における活動事象が、時間的相互関係に属する場合、対応する実施形態は、活動事象が、話し言葉の了解度に対して特に重要であるという重要な知識に基づく。それは、トラジェクトリによって表わすことができる。特に、話し言葉の信号とともに、進行波が、次々と時間的に異なる有毛細胞を刺激する基底膜において、および基底膜における伝播速度によって測定される特性時間的シーケンスにおいて発生することが示された。さらに、神経回路網として構成することによって、人間の脳が、対応するトラジェクトリ、または活動事象の予め定められた特性シーケンスに反応することが示された。したがって、トラジェクトリに属している活動事象は、特に話し言葉の了解度に対して関連する。一方、トラジェクトリの位置にいない活動事象は、または干渉でさえ、話し言葉の了解度に対して関連がより少ない。したがって、トラジェクトリに属しない活動事象の創造力のある削除によって、活動事象を表わすことに対するデータ量が減少しないばかりでなく、同時に、音声信号において含まれる話し言葉の情報の話し言葉の了解度がある蝸牛インプラントをもつ患者に対して改善される。しかしながら、別の実施例において、第１情報からトラジェクトリに位置する活動事象を除去すること、または削除することを可能にする。すなわち、特性トラジェクトリから構成される干渉雑音が存在する。例えば、クリックインパルスが、伝送干渉によってしばしば発生することは、活動パターンにおいて特性トラジェクトリとして認識可能である基底膜における進行波をもたらす。したがって、トラジェクトリの位置する活動事象を除去することは、干渉を減少、または削除することを認め、そして、改善された聴覚をもたらす。
【００２９】
好ましい実施形態において、第１情報は、複数の内有毛細胞のための神経伝達物質小胞の時間的移行を表わしており、複数の内有毛細胞の各有毛細胞は、時間的移行に割り当てられる。例えば、放出された神経伝達物質小胞の数は、個々の期間の間に新たに放出された神経伝達物質小胞の数を含む。しかしながら、時間的移行は、現在のシナプス間隙において神経伝達物質小胞の合計数を表わすこともできる。トラジェクトリが、放出された神経伝達物質小胞の数において認識可能であることが示された。例えば、音声信号において含まれる話し言葉の信号のケースにおいて、特性形状を構成しているトラジェクトリは放出された神経伝達物質小胞の数において認識可能であることが示された。言い換えれば、複数の神経細胞全体の神経伝達物質小胞の放出の時間的移行において、特性線形パターン（トラジェクトリ）が認識可能である。トラジェクトリに属する活動事象は、神経伝達物質小胞の発生によって表わされた話し言葉の信号の話し言葉の了解度に特に大きく寄与するように提供する。
【００３０】
さらに、好ましい実施形態において、第１情報は、異なる内有毛細胞に連結された複数の神経線維での複数の時間的な電圧の形状を表わす。ここで、各有毛細胞は、関連付けられた神経線維での時間的な電圧の形状に割り当てられる。神経伝達物質の発生と同様で、異なる有毛細胞（神経活動パターンと呼ばれ）に連結された複数の神経線維の電圧形状において、また、線形の特性神経線維にわたっている構造（トラジェクトリ）が認識可能であると理解された。そして、それは、音声信号において話し言葉の信号における情報を含む。さらに、複数の神経線維での時間的な電圧の形状から一つのトラジェクトリに属しない活動電位、または活動事象を取り除くことによって、話し言葉の了解度が改善することができると理解された。さらに、特に（妨げる）トラジェクトリに属している活動事象が取り除かれる場合、干渉は、減少することができる。
【００３１】
さらに、好ましい実施形態において、トラジェクトリに属しない第１情報によって表わされた活動事象の決定は、パターン認識を実行することを含む。パターン認識を実行することは、２次元表示として複数の有毛細胞に対して時間とともに活動パターンを解釈するのと同様に、時間とともに活動パターンにおける情報を受信することを含む。２次元表示の第１方向は、時間を表わす。その一方で、２次元表示の第２方向は、内有毛細胞の指標を表わす。２次元表示において含まれる情報は、内有毛細胞の時間および指標に基づいて、活動インパルスの発生を表わす。予め与えられる類似性を測ることに関しては、曲線形状が、比較曲線形状に少なくとも１つの予め与えられる類似性から構成される場合、パターン認識を実行することが、トラジェクトリとして２次元表示において曲線形状を確認することをさらに含む。
【００３２】
トラジェクトリが、第１情報に基づいてパターン認識を実行することによって有利な方法で確認できると理解された。第１情報が、記載された方法において、２次元的に表わされる場合、線形の曲線（トラジェクトリ）は、２次元表示で現れる。したがって、活動事象が、内有毛細胞の時間および指標を通じて２次元的に表示された場合、トラジェクトリは、異なる内有毛細胞において、活動事象とリンクしている線形の曲線である。
【００３３】
言い換えれば、内有毛細胞の時間および指標を通じて２次元表示において、パターン認識は、例えば、話し言葉の了解度のために関連するのか、または関連しないのかの情報を認識するために有利に使用することができる。
【００３４】
さらに、好ましい実施形態において、トラジェクトリに属しない活動インパルスを決定することは、トラジェクトリに属している活動インパルスを決定することを含む。この実施形態において、トラジェクトリに属している活動インパルスの数が、予め与えられた最小数よりも大きい場合、トラジェクトリが認識されるだけである。言い換えると、予め与えられた最小長を有するトラジェクトリのみが認識される。その一方、より短いトラジェクトリは、考慮に入れられない。長いトラジェクトリ（予め与えられた最小数よりも長い）が認識されたとき、対応する方法は、データ量のさらなる減少を生じる。その一方、短いトラジェクトリは、トラジェクトリとして確認されない。それによって、例えば、短いトラジェクトリに属している活動事象は第１情報から取り除かれる。したがって、情報の量が減少するだけでなく、次々に、話し言葉の了解度が著しく増加する。さらに、反対に、特に長いトラジェクトリ（予め与えられた最小数よりも長い）に属しているそれらの活動事象は、取り除くことができる。なぜなら、特に長いトラジェクトリは、例えば、広帯域干渉（例えば、クリック）を表わすことができるからである。
【００３５】
好ましい実施形態において、２次元表示における曲線形状を確認することは、２次元表示、または２次元表示の部分と比較曲線形状とを比較することを含む。トラジェクトリは、比較曲線形状の限定された数によって表わすことができることが理解された。比較曲線形状を有する比較は、資源効率的な方法において理解することができる。好ましくは、複数の可能なトラジェクトリを表わしている複数の比較曲線形状が使用される。比較曲線形状を使用することは、特にシンプルである。なぜなら、通常トラジェクトリは、直線、または曲線を表示するからである。通常、認識されたトラジェクトリは、湾曲の方向を変えない。言い換えると、全体のコースにわたって、通常、トラジェクトリは、右に曲がっているか、左に曲がっているか、直線である。しかしながら、湾曲の単一方向の線形の曲線は、非常に限られた数の比較パターンによって、少なくとも近似的に表わすことができる。したがって、パターン比較は、２次元表示におけるトラジェクトリを確認することに対して効率的な手順である。
【００３６】
好ましくは、直線、または双曲線の曲線が、比較パターンとして使用される。蝸牛の性質のために、通常、トラジェクトリが、対応する形から構成されると理解された。それは、実質的にトラジェクトリの湾曲を原因とする蝸牛の基底膜における進行波の伝播速度である。
【００３７】
さらに、好ましい実施形態において、トラジェクトリとして、２次元表示において曲線形状を確認することは、時間とともに活動パターンの変形された２次元表示を得るために、２次元表示の変形するステップを含む。さらに、トラジェクトリとして、曲線形状を確認することは、略直線が、変形された２次元表示に含まれるかどうかを決定することを含む。変形された２次元表示における略直線が、トラジェクトリとして確認される。対応する概念は、トラジェクトリが、適切な２次元表示の変形によって、直線、または略直線の方向であることができるという知識に基づく。しかしながら、略直線の認識は、特に単純な方法で可能である。なぜなら、直線、または略直線は、変形された２次元表示の一行において、複数の活動事象の同時発生によって認識可能だからである。しかしながら、２次元表示の行において、複数の活動事象の同時発生の認識は、対応する行における活動事象の発生の総数によって、そして総数を閾値と比較することによって、容易に認識することができる。
【００３８】
したがって、変形するステップは、曲がった、または曲線のためのパターン認識の特に効率的な方法を示す。実際のパターン認識は、直線、または略直線の発生を検出するように設計されていなければならないだけである。
【００３９】
さらに、好ましい実施形態において、クリアな情報を導き出すことは、マークのない活動事象を削除するのと同様に、トラジェクトリに属しているマークされている活動事象の第１情報においてトラジェクトリを認識することを含む。したがって、これら全ての活動事象は、トラジェクトリに属しているとしてマークされていない第１情報から取り除かれる。ここで、第１情報の部分におけるトラジェクトリの初期的な認識は、マークのない事象が削除された上で、実行することができる。対応する手順は、例えば、トラジェクトリに属している活動事象を取り入れることによってされた新しいクリアな情報の生成よりも資源効率的に行うことができる。トラジェクトリに属しない活動事象が、第１情報から取り除かれた場合、第１情報のコピーを編集する必要はない。
【００４０】
さらに、好ましい実施形態において、時間とともに活動パターンにおいて第１情報を算出することは、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンを算出することを含む。内有毛細胞は、蝸牛に沿って、異なる場所に配置される。したがって、異なる有毛細胞は、異なる周波数での感度ピークを有する。したがって、異なる有毛細胞での活動事象の周波数感度が生じる。したがって、時間とともに活動パターンは、例えば、話し言葉の了解度のために関連した周波数の範囲に対して特に特徴を有する。したがって、母音、または子音の始まりのような広帯域周波数スペクトルを有する音声信号における事象は、特に特性方法におけるトラジェクトリにおいて反映される。
【００４１】
言い換えれば、それらが、音声信号において含まれる異なる周波数でのピークの感度を有するので、異なる内有毛細胞が好ましく選択される。
【００４２】
さらに、本発明は、記載された発明の方法を実行するためのコンピュータ・プログラムを含む。
【００４３】
さらに、本発明は、音声信号に基づいて蝸牛インプラントのための制御信号を生成するための装置を含む。本発明の装置は、方法に関して記載されているステップを実行するために設計された手段を含む。
【００４４】
本発明の好適な実施形態は、添付の図面を参照することによって説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による音声信号に基づく蝸牛インプラントのための制御信号を生成するための本発明のフローチャートである。
図２は、シミュレーションにおいて中間および最終的な結果と同様に人間の聴覚系のシミュレーションにおけるフローの概略図である。
図３は、神経伝達物質小胞の発生における情報から第１のクリアな神経伝達物質小胞を決定するための本発明の方法のフローチャートである。
図４は、神経伝達物質小胞の発生における情報から第１のクリアな神経伝達物質小胞を除去する場合のフローの概略図である。
図５は、第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生から第１のクリアな神経伝達物質小胞を除去するための本発明の方法のフローチャートである。
図６は、基底膜の形状および刺激に対する基底膜の反応の図解図である。
図７は、基底膜から異なる周波数の音声信号の伝播における遅れの図解図である。
図８は、母音「ｉ」に対する蝸牛電気図の図解図である。
図９は、母音「Ａ」に対する伝達物質の放出確率および伝達物質の小胞放出の蝸牛電気図の図解図を示す。
図１０ａは、複数の内有毛細胞での神経伝達物質小胞を表わしている活動パターンの図解図である。
図１０ｂは、複数の内有毛細胞でのクリアな神経伝達物質小胞を表わしているクリアな活動パターンの図解図である。
図１１は、音声信号からクリアな神経活動パターンを消去された本発明のフローチャートである。
図１２は、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンから２次元表示を生成する場合の手順の概略図である。
図１３は、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンの第２の２次元の図解図である。
図１４は、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンの第３の２次元の図解図である。
図１５は、本発明による活動パターンに基づくパターン認識を実行するための装置のブロック図である。
図１６は、本発明によるパターン認識を実行するための装置における信号の図解図である。
図１７は、本発明によるパターン認識を実行するためのヒューベル・ウィーゼル・ネットの回路図である。
図１８は、本発明による神経回路網として示される、パターン認識を実行するためのヒューベル・ウィーゼル・ネットの回路図である。
図１９は、ヒューベル・ウィーゼル・ネットのトレーニングのためのトレーニングパターンの図解図である。
図２０は、本発明に関連して使用するための蝸牛インプラントの概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図１は、本発明の第１実施形態による蝸牛インプラントのための制御信号を生成する発明の方法フローチャートを示す。全体として、図１のフローチャートは、１００によって示す。
【００４６】
第１ステップ１１０において、本発明の方法は、音声信号１１２のための聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンにおける情報を算出することを含む。したがって、複数の内有毛細胞の活動パターンは、公知である。内有毛細胞は、ＩＨＣ１，ＩＨＣ２〜ＩＨＣｎで表わされる。言い換えれば、それぞれ関連付けられた時間的移行は、複数の内有毛細胞であるＩＨＣ１ないしＩＨＣｎとして知られる。ここで、通常、特に内有毛細胞ＩＨＣｉに属している時間的移行は、１つ、または複数の活動事象を含む。活動事象は、関連付けられた内有毛細胞ＩＨＣｉでの活動を表わす。
【００４７】
例えば、活動事象は、それぞれの内有毛細胞ＩＨＣｉの刺激の発生、例えば、内有毛細胞ＩＨＣｉに属する不動毛の偏位、内有毛細胞ＩＨＣｉにおけるカルシウム濃度における最大または最小の変化、内有毛細胞ＩＨＣｉの送信機の放出速度における最大または最小の変化、内有毛細胞における神経伝達物質小胞の発生、または内有毛細胞ＩＨＣｉによって生成された活動電位を表わすことができる。
【００４８】
言い換えれば、内有毛細胞ＩＨＣｉに属している時間的移行は、例えば、時間的移行における極小または極大の発生、前述の量の一つによって、予め与えられた閾値を越えているか下回るかによって活動事象を表示する。
【００４９】
さらに、活動事象は、通常、基底膜の運動によって対応する内有毛細胞の刺激に基づいていることを理解すべきである。
【００５０】
さらに、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間での活動パターンにおける情報は、複数の時間的移行Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ）の記述を表示する。個々の時間的移行は、関連付けられた内有毛細胞の刺激を表わす。
【００５１】
活動パターンにおける情報に基づいて、または個々の時間的移行Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ）〜Ａn（ｔ）に基づいて、本発明の方法１００の第２ステップ１２０は、活動パターンにおける特性パターンの認識に基づく活動事象を除去することを含む。ここで、好ましくは、活動パターンによって表わされる話し言葉の信号の話し言葉の了解度に対する第２の重要性だけを有する活動事象が活動パターンから除去される。
【００５２】
活動事象を除去することは、時間的移行Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ）〜Ａn（ｔ）の１つの各信号に作られるか、または一般的な除去を実行することができる。少なくとも２つの時間的移行Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ）〜Ａn（ｔ）は、除去するためにそれぞれ利用される。したがって、クリアな時間的移行Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ）〜Ａn,cl（ｔ）は、除去によって結果を得る。各クリアな時間的移行Ａi,cl（ｔ）は、対応する関連付けられた時間的移行Ａi（ｔ）に割り当てられる。ここで、クリアな時間的移行Ａi,cl（ｔ）は、活動事象を含む。ここで、クリアな時間的移行Ａi,cl（ｔ）は、例えば、関連付けられたクリアでない移行Ａi（ｔ）において含まれる活動事象、および話し言葉の了解度のために関連する活動事象を含む。
【００５３】
言い換えれば、特性パターンが、活動パターンに含まれるかどうかを調べられる。複数の活動事象によって形成される認識された特性パターンに基づいて、認識されたパターンに属しない活動事象は、活動パターンにおけるクリアでない情報から確認され、除去される（または削除される）。しかしながら、また、認識された特性パターンの部分である活動事象も、クリアでない情報から除去することができる。これに関連して、特性パターンに属するすべての活動事象を除去することが、選択を表すが、特性パターンに属するすべての活動事象が、除去される必要であるというわけではない。それどころか、例えば、クリアでない活動パターンにおいて、特に、特性パターンを認識すること、および特性パターンの実部（実際のサブセットという意味において）を形成している活動インパルスを除去することは、十分である。
【００５４】
したがって、Ａi,cl（ｔ）のクリアな時間的移行において、活動事象は、クリアでない時間的移行Ａi（ｔ）において含まれる。しかし、活動事象は、話し言葉の了解度に関連しない活動事象が除去されるか、取り除かれる。
【００５５】
したがって、クリアな時間的移行Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ）〜Ａn,cl（ｔ）は、（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ）〜Ａn（ｔ）によって表わされる）クリアでない情報と比較して、話し言葉の了解度のために関連していない活動事象が取り除かれるクリアな情報を形成する。
【００５６】
さらに、クリアな情報において、話し言葉の了解度（つまり、除去されない）に関連するように考慮された活動事象の時間的関係は、クリアでない情報に関して変わらない。言い換えれば、必要であれば、話し言葉の了解度に対して関連すると考慮されるそれらの活動事象は、少なくとも時間に関してだけでなく、振幅に関してクリアな情報において不変のままである。
【００５７】
さらに、方法１００は、蝸牛インプラントのための制御信号、またはクリアな情報から制御信号を導き出すとして、クリアな情報を使用することを含む。言い換えれば、蝸牛インプラントに供給される制御信号は、クリアな時間的移行Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ）〜Ａn,cl（ｔ）を表わしている、または含んでいるクリアな情報から導き出される。したがって、時間的移行Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ）〜Ａn,cl（ｔ）によって表わされる活動事象に基づいて、聴神経（螺旋神経節細胞）の神経線維に対する電気的な刺激のインパルスを生成するために、これに基づいて、蝸牛インプラントを割り当てる信号が導き出される。
【００５８】
複数の内有毛細胞でのクリアな神経伝達物質小胞の発生を表わしているクリアな情報の場合に対して、クリアな情報は、例えば、蝸牛インプラントのための制御信号として、直接、または符号化形式において使用される。これと同様の方法で、例えば、複数の聴神経でのクリアな活動電位を表わしているクリアな情報が、蝸牛インプラントを制御するために直接使用することができる。しかしながら、クリアな情報から制御信号を導き出すことは、さらに、蝸牛インプラントを制御するために適切な新しい情報が、クリアな情報から導き出せるように、クリアな情報の変換を含むこともできる。例えば、クリアな情報が、蝸牛インプラントを制御するために直接適していない場合、すなわち、クリアな情報が、例えば、内有毛細胞の不動毛の偏位、または内有毛細胞におけるイオンの放出を表わす場合、最後に言及された手順は、合理的である。
【００５９】
要約すると、したがって、活動パターンにおける特性パターンの認識に基づいて複数の内有毛細胞での活動パターンから活動事象を除去することによって、話し言葉の了解度に関連しない活動事象は、特に、小さい効果を削除することができ、そして特に良い結果を得ることができると理解されることを確認することができる。
【００６０】
その理由は、複数の内有毛細胞での、または中における刺激パターン、または活動パターンが、時間とともに、特にクリアな認識可能な話し言葉の了解度のために関連した特性を作るということである。ここで、話し言葉の信号（または、若干の干渉信号）が存在する場合、外耳、中耳および内耳（蝸牛）において、話し言葉の信号の変形は、特性構造を有する内有毛細胞での、または中における刺激パターン、または活動パターンのような方法でもたらされると確認されなければならない。したがって、複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンから、活動パターンのどの部分が話し言葉の了解度のために関連するかは、単純な方法で明らかとなる。
【００６１】
例えば、神経回路網に対する並列信号として供給されるときに、神経回路網の特に強い反応を引き起こすこの種の部分は、特に、話し言葉の了解度に対して関連している。なぜなら、人間による話し言葉の信号の認識が、神経単位のネットワークによってなされるからである。
【００６２】
例えば、聴神経における活動電位につながらない活動事象は、話し言葉の了解度に関連しないか、ほとんど関連しないことが明らかである。
【００６３】
さらに、活動事象に相関の、または相互に関連のあるグループに属しない活動事象が、話し言葉の了解度に関連しないか、ほとんど関連しないことを理解している。母音、子音および音は、それぞれ、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での複数の活動イベントを引き起こすことによって、それら自身を識別する。それは、概して、母音、子音または音に対してパターンの特性を表わす。これに関連して、例えば、話し言葉の了解度に関連する聴覚器官モデルの基底膜における進行波によって、その様な活動事象は引き起こされる。この種の進行波は、例えば、母音の始まりを表わして、さらに、母音の微細構造の中でも現れる。これに関する詳細は、さらに、解説の間において説明される。
【００６４】
以下に、内有毛細胞に連結された複数の聴神経の活動パターンが、どのように音声信号に基づく聴覚器官モデルを使用して算出されるかを記載する。以下の説明から、多量の算出が、クリアでない活動パターンの記述から利用されることが、中間、または最後に、さらに明らかとなる。
【００６５】
このために、図２は、シミュレーションにおいて起こっている、中間、および最終的な結果と同様に、人間の聴覚系のシミュレーションの流れの概略図を示す。全体として、図２の概略図は、２００によって示す。
【００６６】
上で述べたように、図２の概略図は、人間の聴覚系のシステムのシミュレーション・モデルを表わす。音声信号２１０は、シミュレーション・モデル２００のために、入力信号として供給する。音声信号２１０に基づいて、第１ステップ２１４において、外耳での機械的音響変換が評価される。これによって、鼓膜の刺激２１８は確定される。第２ステップ２２２において、耳小骨を介して音響伝達が算出され、またはシミュレートされる。これによって、中耳と蝸牛との間の前庭窓の刺激２２６が、鼓膜の刺激２１８から確定される。第３ステップ２３０において、蝸牛の流体力学的振動刺激２３４が算出され、またはシミュレートされる。第４ステップ２３８において、基底膜の運動２４２が蝸牛の振動刺激２３４から確定される。第５ステップ２４６において、不動毛の偏位２５２が基底膜の運動２４２から決定される。そして、第６ステップ２５６において、不動毛の偏位２５２に基づいて、有毛細胞におけるカルシウム濃度２６０が算出される。そして、第７ステップ２６４において、カルシウム濃度２６０は、伝達物質の放出速度２６８を算出するために利用される。第８ステップ２７２において、伝達物質の放出速度２６８に基づいて、神経伝達物質小胞の発生を表わしている神経伝達物質小胞の発生２７６が導き出される。最終的に、第９ステップ２８０において、神経活動パターン２８４が神経伝達物質小胞の発生２７６から導き出される。この文脈において、神経活動パターン２８４は、健康な聴覚システムにおいて起こっている（人間または動物）聴神経の神経細胞における活動を概ね表わしている。したがって、神経活動パターン２８４は、蝸牛インプラントによって聴神経の刺激に関して記述を提供することにかなり適している。
【００６７】
シミュレーション・モデル２００の構成の範囲内で、ステップ２１４，２２２，２３０，２３８，２４６，２５６，２６４，２７２，２８０のいくつかは、対応する中間結果を算出せずに纏められることができることを理解すべきである。言い換えれば、いくつかのステップは、図解図２００において示される中間ステップの算出のない簡略なステップで処理することができる。
【００６８】
したがって、不動毛の偏位２５２、内有毛細胞におけるカルシウム濃度２６０、内有毛細胞における伝達放出速度２６８、内有毛細胞における神経伝達物質小胞の発生２７６、または内有毛細胞（または関連付けられた時間的移行）に存在する神経活動パターン２８４は、内有毛細胞での活動パターン、または活動パターンの部分をそれぞれ示すことができる。
【００６９】
言い換えれば、内有毛細胞に属している不動毛の偏位の時間的移行は、例えば、フローチャート１００においてＡ1（ｔ）と表されるように、時間的移行を示す。この例において、さらに内有毛細胞に属している不動毛の偏位の対応する時間的移行は、さらに、クリアでない時間的移行Ａ2（ｔ）〜Ａn（ｔ）を形成する。例えば、まさに表わしている例において、除去されたこの種の不動毛の偏位は、話し言葉の了解度のために関連しないので、神経活動パターン２８４において活動電位につながらない。
【００７０】
例えば、複数の内有毛細胞におけるカルシウムイオン濃度２６９は、活動パターンを等しく形成することができる。ｉ番目の内有毛細胞において、カルシウム濃度の時間的移行は、ｉ番目の時間的移行Ａi（ｔ）を形成する。カルシウム濃度を考慮する場合、特定の閾値以上のカルシウム濃度の有効な増加、または特定の閾値以下のカルシウム濃度の減少が、例えば、活動事象である。
【００７１】
例えば、時間的移行Ａi（ｔ）は、平衡カルシウム濃度から電流カルシウム濃度の偏差のみを表わすこともできる。この場合、活動事象は、上端、または下端にそれぞれのカルシウム濃度の有効な偏差によって表わされる。本発明によれば、ステップ１２０において、活動パターンとしてカルシウム濃度の記述を使用するとき、話し言葉の了解度に寄与しない、または話し言葉の了解度に関連しないカルシウム濃度におけるこの種の変化が除去される。したがって、クリアな情報Ａi,cl（ｔ）は、例えば、話し言葉の了解度のために関連していないカルシウム濃度における変化が、含まれない、またはゼロにセットされない、といった結果を得る。
【００７２】
さらに、複数の内有毛細胞における伝達物質の放出速度２６８、または伝達物質の放出確率が、時間とともに活動パターンとして使用することもできる。時間的移行Ａi（ｔ）は、ｉ番目の内有毛細胞の伝達物質の放出速度、または伝達物質の放出確率によって形成される。例えば、フローチャート１００による第２ステップ１２０において、活動パターンにおける特性パターンの認識に基づいて、伝達物質の放出速度２６８、または伝達物質の放出確率の減少することが、話し言葉の了解度に関連しないことを確証する場合、図２に従って算出された伝達物質の放出速度２６８、または伝達物質の放出確率が、例えば、第２ステップ１２０の構成の範囲内で、クリアな活動パターンＡ1,cl（ｔ）〜Ａn,cl（ｔ）においてゼロにセットされる。伝達物質の放出速度２６８、または伝達物質の放出確率を考慮する場合、例えば、活動事象として、伝達物質の放出速度２６８の存在が０より大きい、または伝達物質の放出確率が０より大きいことをみなされることを理解すべきである。
【００７３】
さらに、複数の内有毛細胞における神経伝達物質小胞の発生２７６も、活動パターンを形成することができる。例えば、ここで、時間的移行Ａi（ｔ）は、放出された神経伝達物質小胞の数によって形成される。言い換えれば、言及された場合において、時間的移行Ａi（ｔ）は、例えば、特定の期間、または時間間隔の間に放出された形において、どれだけ神経伝達物質小胞が存在するかについて表わす。しかしながら、神経伝達物質小胞の発生２７６が、期間、または時間間隔の間にどれだけの神経伝達物質小胞が放出されかを新たに表わすこともできる。さらに、例えば、対応する時間的移行は、どれだけの神経伝達物質小胞が、単位時間あたりにシナプス前内有毛細胞において放出されたのか、または時間間隔、もしくは特定の時での放出された形において、全体的にみて、どれだけの神経伝達物質小胞が存在するのかを表わすことができる。さらにまた、内有毛細胞小胞の発生２７６が、例えば、シナプス前内有毛細胞からシナプス前内有毛細胞と神経線維とを連結するシナプス間隙へ、単位時間当たりどれだけの神経伝達物質小胞が拡散するかを表わすこともできる。
【００７４】
言い換えれば、神経伝達物質小胞の発生によって、単位時間当たりに放出された実際に存在する神経伝達物質小胞の数が重要性を持つ。必ずしも、神経伝達物質小胞の対応する数、または神経伝達物質小胞の対応する放出速度が、どこで、有毛細胞かシナプスの範囲内で決定されるかは、本発明には関連しない。内有毛細胞のシナプス前の部分における放出された神経伝達物質小胞が、特定の時定数を有するシナプス間隙に広まると仮定されなければならない。
【００７５】
神経伝達物質小胞の発生は、本発明という意味において、活動パターンを表わすために品質および量の両方に関して表わすことができることをさらに理解しなければならない。言い換えれば、神経伝達物質小胞の発生に属している時間的移行Ａi（ｔ）が、例えば、どれだけの神経伝達物質小胞が放出されるか、または放出された形において存在するのかを表わすことができる。時間的移行Ａi（ｔ）は、神経伝達物質小胞が時間間隔において放出されるか、または放出された形において存在するのかに関して、定性的情報だけを与えることもできる。
【００７６】
活動パターンとして聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞において、またはであって、神経伝達物質の発生２７６を考慮する場合、時間単位における神経伝達物質小胞の数の放出は、特定の閾値より大きいことが、例えば、活動事象として見られる。例えば、神経伝達物質小胞が、第１の場所における時間間隔の中で放出された場合、活動事象が常に起こっていると仮定することができる。さらに、内有毛細胞において、少なくとも１つ（通常、より多く、予め与えられた最小数より多い）の放出された神経伝達物質小胞が存在する場合、活動事象が存在すると仮定することができる。
【００７７】
言い換えれば、活動事象は、単一の内有毛細胞において起こっている事象である。通常、活動事象は、クリアでない時間的移行Ａ1（ｔ）〜Ａn（ｔ）の１つにおいて、極大もしくは極小において、または閾値を越えるもしくは下回る場合、注目に値する。
【００７８】
さらに、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での神経活動パターンが、クリアでない活動パターンとしても使用することができる。これに関連して、神経活動パターンは、複数の異なる内有毛細胞に連結された複数の異なる神経線維において、活動、または活動の時間的移行を表わす。例えば、各時間的移行Ａi（ｔ）は、ｉ番目の内有毛細胞に連結された神経線維でのポテンシャル、または電圧の時間的移行に割り当てられる。ここで、活動電位は、単一の神経線維で起こる。この発生は、クリアでない時間的移行Ａi（ｔ）によって表わされる。この場合において、活動事象によって、神経線維を考慮されたｎのうちの１つにおける活動電位の発生が重要性を持つ。
【００７９】
したがって、要約すると、フローチャート２００による方法において、異なる量２５２，２６０，２６８，２７６は、複数の異なる内有毛細胞のために算出することができる。活動パターンは、複数の異なる有毛細胞のために同じ量の合計によって形成される。
【００８０】
以下に、どのようにクリアな時間的移行Ａi,cl（ｔ）が、クリアでない時間的移行Ａi（ｔ）から生成された具体的な実例を参照して後述する。
【００８１】
したがって、図３は、神経伝達物質小胞の発生の情報から第１のクリアな神経伝達物質小胞を決定するための本発明の方法のフローチャートを示す。全体として、図３における方法は、３００によって示される。
【００８２】
通常、図３の方法３００は、複数の内有毛細胞のために並行して別に実行される。しかしながら、簡単にするために、方法３００は、ここでは、単一の内有毛細胞のために示されるだけとする。入力量として、方法３００は、聴覚器官モデルの内有毛細胞における神経伝達物質小胞の発生における情報を受信する。上述の通り、神経伝達物質小胞の発生は、例えば、シナプス前、または内有毛細胞のシナプス後の一部における時間間隔において、平均して、神経伝達物質小胞の存在の数を表わすことができる。さらに、神経伝達物質小胞の発生は、どれだけの神経伝達物質小胞が特定の期間において放出されるか、または特定の場所（例えば、シナプス間隙において）に到着するかを表わすことができる。神経伝達物質小胞の発生は、時間的連続であるか、時間別々の形であるかどちらでも、時間的移行によって与えられる。言い換えれば、上述した対応する量も、時間連続的、または複数の時間間隔に提供される。
【００８３】
以下に、神経伝達物質小胞の発生の存在は、対応する量が（現在、または放出された神経伝達物質小胞の数）、非減弱している値、つまり、０とは異なる値をとることを表わす。
【００８４】
第１ステップ３１０において、神経伝達物質小胞の発生の時間的移行の神経伝達物質の発生が、活動電位を生成することを決定する。言い換えると、神経伝達物質の発生の時間的移行が、解析され、実際に活動電位を生成するか、またはあるいは、少なくとも活動電位の生成に寄与するのは、それらの神経伝達物質小胞の発生である。これが、値の時間的連続であるか時間別々の移行によって表わされているかどうかはかかわりなく、決定される。
【００８５】
これに関連して、すべて放出された神経伝達物質小胞が自動的に活動電位をもたらすというわけではないことを理解すべきである。場合によっては、例えば、少なくとも２つの神経伝達物質小胞（または少なくとも予め与えられた神経伝達物質小胞の数）が特定の時間間隔の中で発生することは、活動電位の放出のために必要である。
【００８６】
一方、１つの神経伝達物質小胞だけが対応する時間間隔において起った場合、この単一の神経伝達物質小胞は、クリアでない活動パターンにおける活動事象として評価される。しかしながら、単一の１つの神経伝達物質小胞は、活動電位において結果として得られない。なぜなら、神経伝達物質小胞は、予め与えられた時間間隔の範囲内で、考慮された内有毛細胞において起こらないからである。したがって、一般的に言えば、少なくとも予め与えられた内有毛細胞小胞の数が対応する神経伝達物質小胞のその後、予め特定の時間間隔の範囲内で発生しない場合、例えば、神経伝達物質小胞の発生がいかなる活動電位も生成しないと確認することができる。
【００８７】
言い換えれば、例えば、神経伝達物質小胞の発生の移行が、異なる間隔（好ましくは、時間的に重ねられた）の間に解析することができる。いずれが概して、予め所与の数の神経伝達物質小胞よりあるかという少なくとも一つの時間間隔にない神経伝達物質小胞のために、対応する神経伝達物質小胞がいかなる活動電位も生成しないと確認される、そして、対応する神経伝達物質小胞の発生は第１のクリアな情報に受け入れられない。
【００８８】
さらに、いわゆる不応期が発生するといわれる新しい神経伝達物質小胞の発生の効果がない間に、その後、神経伝達物質小胞の発生による活動電位の放出を理解すべきである。したがって、神経伝達物質小胞の発生、特に、不応期（その後、活動電位の放出に）の範囲で位置する神経伝達物質小胞の発生に基づいて生成された時間活動電位における位置での決定も含む神経伝達物質小胞の発生の解析によって構築された場合、そのとき、いかなる活動電位を発生しない、特に、神経伝達物質小胞の発生のために構築される。
【００８９】
したがって、神経伝達物質小胞の発生が、いかなる活動電位を生成しないか、またはいかなる活動電位の生成に寄与しないかを分かっている場合は、神経伝達物質小胞の発生が活動電位を生成するか、または少なくとも活動電位の生成に寄与するかを、そこから結論を下すことができる。
【００９０】
したがって、第２ステップ３２０は、活動電位を生成している、または活動電位の生成に寄与しているそれらの神経伝達物質小胞の発生のみを進めることを含む。したがって、第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生は、実際に活動電位を生成するか、または少なくとも活動電位の生成に寄与するかを含むとした神経伝達物質小胞だけをもたらす。
【００９１】
第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生が３３０として表わされる。
【００９２】
さらに、第４のオプションのステップ３４０は、第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生を蝸牛インプラントに伝送することを含む。
【００９３】
方法３００は、さまざまな仕方において修正することができる。例えば、活動電位を生成する神経伝達物質小胞の発生を決定することは、神経伝達物質小胞の発生がいかなる活動電位も生成しないかについて決定することに置き換えることができる。
【００９４】
例えば、活動電位を生成する、または少なくとも活動電位の生成に寄与する神経伝達物質小胞を決定することは、例えば、神経伝達物質小胞の発生の時間的移行（つまり、神経伝達物質小胞の発生の情報）から活動電位を完全に導き出すことを含む。そして、神経伝達物質小胞の発生の時間的移行から活動電位の決定に基づいて、活動電位の生成に寄与する神経伝達物質小胞の発生を決定することができる。さらにまた、活動電位を引き起こしている直接つながる神経伝達物質小胞の発生を決定することができる。各活動電位は、神経伝達物質小胞を引き起こすまで独自にさかのぼることが可能であり、割り当てることができる。
【００９５】
したがって、関連付けられた神経伝達物質小胞の発生を引き起こすことは、活動電位を生成する神経伝達物質小胞の発生を考慮することができる。したがって、まさに表されている場合、活動電位を直接生成するそれらの神経伝達物質小胞だけが、第２ステップ３２０において進められる。言い換えれば、複数の神経伝達物質小胞が活動電位を引き起こすことに寄与する場合、神経伝達物質小胞の引き起こすための電位閾値を越えることによって、その後、少なくともその神経伝達物質小胞だけが進められる。
【００９６】
他方、第１のクリアな神経伝達物質の小胞を生成する場合、活動電位の生成に寄与しているすべての神経伝達物質小胞の発生が進められることも可能である。
【００９７】
活動電位を引き起こすことは、活動パターンにおいて特性パターンの発生に連結される。したがって、特定の期間（すなわち、複数の神経伝達物質小胞の時間的に「集中」発生）の範囲内で、複数の神経伝達物質小胞の発生は活動電位の放出をもたらす。したがって、対応する特性パターンは活動パターンにおいて直接的に認識されてもよい。
【００９８】
要約すると、したがって、神経伝達物質小胞の発生が進められることについて決めることに対して、少なくとも２つの可能性があることを確認することができる。例えば、図３に関して表わされている第１の逆ろ過の構成の範囲内で、活動電位を生成するそれらの神経伝達物質小胞だけは格納することができ、選択的に蝸牛インプラントに進められる。あるいは、第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生に活動電位の生成に寄与するすべての神経伝達物質小胞の発生を受け入れること、および活動電位の生成に寄与しないクリアでない神経伝達物質小胞の発生からそれらの神経伝達物質小胞だけを削除することは可能である。なぜなら、例えば、それらは、関連付けられたシナプス、または関連付けられた聴神経の不応期の範囲内で起こるからである。
【００９９】
さらに、これに関連した詳細は、図４に関して表わされている。図４は、神経伝達物質小胞の発生における情報から第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生を導き出す場合の、流れの概略図を示す。第１図解図４１０は、時間とともに神経伝達物質小胞の発生に関する情報を表わしている。ここで、横座標４１２で、時間がプロットされる。その一方で、縦軸４１４は、時間間隔当りの神経伝達物質小胞の放出を表わす。時間間隔当りの神経伝達物質小胞の放出は、好ましくは、離散値を採用する。第２図解図４３０は時間の関数としてシナプス間隙におけるポテンシャルを表わす。ここで、横座標４３２は時間を表わす。その一方で、縦軸４３２はポテンシャルを表わす。第３図解図４５０は神経線維における活動電位の時間的移行を示す。活動電位は、図解図４１０において示される神経伝達物質小胞、または図解図４３０において示されるシナプス後電位によって生じる。次に、横座標４５２は時間を表わす。その一方で、縦軸４５４は神経線維における電圧の形状を表わす。シナプス後電位の時間的移行は４６０として表わされる。
【０１００】
平衡状態において、シナプス後電位は残留電位４６２を獲得する。神経伝達物質小胞の放出に応答して、シナプス後電位Ｖは特定の時定数によって再び減少するために増加する。したがって、例えば、神経伝達物質小胞は時間ｔ1で発生する。そこで、シナプス後電位Ｖは増加する。例えば、時間ｔ2における第２の位置で、さらに、２つの神経伝達物質小胞は放出される。その結果さらに、シナプス後電位Ｖは増加して、結局、時間依存閾値４７０を上回る。そこにおいて、活動電位は第３図解図（曲線４７２を比較する）から明らかなように、神経線維を引き起こされる。時間依存閾値４７０が、活動電位を引き起こす前に一定である一方、時間依存閾値４７０は、非常に高いか、または無限の値に活動電位を引き起こす後に直接的に増加する。そこでは、絶対不応期の間は残存している。したがって、絶対不応期の間、さらに、活動電位を引き起こすことはできない。さらに、神経伝達物質小胞の放出は、シナプス後電位Ｖの増加にいたって、時間ｔ3，ｔ4の位置で発生する。しかしながら、さらに活動電位は放出されない。なぜなら、シナプス、または神経線維は絶対不応期の範囲内だからである。
【０１０１】
これに関連して、絶対不応期は、閾値ポテンシャル４７０が、平衡値４６２へゆっくり戻る間、相対的な不応期によって続くと理解されなければならない。
【０１０２】
図解図４１０，４３０および４５０に関して表わされる解析に基づいて、クリアな神経伝達物質小胞の放出を導き出すことの２つの可能性がある。
【０１０３】
第１の方法について、活動電位の生成に寄与しているすべてのそれらの神経伝達物質小胞の放出は、クリアな神経伝達物質小胞の放出に受け入れられる。例えば、これらは、時間ｔ1およびｔ2の位置にその後発生している神経伝達物質小胞の放出である。一方、時間ｔ3およびｔ4の位置で発生している神経伝達物質小胞の放出は、クリアな神経伝達物質小胞の放出に受け入れられない。ｔ3およびｔ4の位置で発生している神経伝達物質小胞の放出は、シナプス後電位Ｖの増加においても関与している、しかしながら、シナプス後電位Ｖは、時間ｔ3およびｔ4の位置での神経伝達物質小胞の放出が、活動電位の放出の影響を及ぼさない範囲に、次の活動電位の放出前に減少する。言い換えれば、時間ｔ3およびｔ4の位置の神経伝達物質小胞の放出は、次の活動電位の発生の時が、ごくわずかな方法だけで最も多くのもので、時間ｔ3およびｔ4の位置での神経伝達物質小胞の放出によって影響されるという小さい範囲での次の活動電位の発生の上のポテンシャルに影響する。
【０１０４】
したがって、図解図４８０は、例えば、時間ｔ1およびｔ2の位置での神経伝達物質小胞の発生だけが、クリアな神経伝達物質小胞の発生に受け入れられることを示す。
【０１０５】
第２図解図４９０は、クリアな神経伝達物質小胞の放出のための第２の可能性を表わす。したがって、活動電位４７２の放出が、時間ｔ2の位置での神経伝達物質小胞の放出に応答してなされることを確認することができる。言い換えれば、時間ｔ2の位置で発生している神経伝達物質小胞が、活動電位４７２を「生成する」、または直接的に、活動電位４７２を引き起こす。したがって、実際にクリアな神経伝達物質小胞の放出に活動電位を引き起こしている神経伝達物質小胞を受け入れるだけであることが可能である。したがって、図解図４９０は時間ｔ2の位置で発生しており、活動電位４７２を引き起こすために決めている始まりを生じている単一の神経伝達物質小胞を示すだけである。
【０１０６】
言い換えれば、パターンは、神経伝達物質小胞の発生において認識される。神経伝達物質小胞の発生は、活動電位（例えば、まもなく連続した神経伝達物質小胞の発生の数の存在）を引き起こすことにつながる。これらは、クリアな活動パターンに受け入れられる。さらに、さらなる（時間ｔ3，ｔ4の位置での）神経伝達物質小胞の発生は、（時間ｔ1，ｔ2の位置での）第１の神経伝達物質小胞の発生の後にゆっくりと続くことが認識される。さらに、神経伝達物質小胞の発生はクリアな神経伝達物質小胞の発生に受け入れられない。したがって、一般的に言えば、（例えば、直接的に、次の閾値決定を有する線形、または非線形のろ過によって、活動パターンから中間の量を導き出すことを介して、パターン認識、または間接的によって）活動パターンにおいて認識された活動電位を引き起こすことにつながる特性パターンである。そして、特性パターンの認識に基づいて、クリアな活動パターンはそれから確認される。
【０１０７】
さらに、本発明の実施形態において、さらなる概念が使用される。聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンから話し言葉の了解度のために関連していない情報を除去するために考慮にいれる。この概念を説明するために、図５は、第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生から第２のクリアな神経伝達物質小胞の発生を導き出す発明の方法のフローチャートを示す。全体として、図４の発明の方法は５００によって示される。例えば、方法５００は、入力情報として、第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生を受信する。第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生に基づいて、第１ステップ５１０において、神経伝達物質小胞の発生がトラジェクトリに属さないことが決定される。第２ステップ５２０において、トラジェクトリに属さない神経伝達物質小胞の発生が、第２のクリアな神経伝達物質小胞の発生５３０を生成するために削除される。任意に、さらなるステップ５４０において、第２のクリアな神経伝達物質小胞の発生が蝸牛インプラントに伝送することができる。
【０１０８】
ここで、方法５００において、第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生は、複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１〜ＩＨＣｎ）での連結された方法において、同時に処理される。トラジェクトリに属していない神経伝達物質の発生（または、トラジェクトリに属している神経伝達物質の発生）を決定する５１０場合、神経伝達物質小胞の発生は複数の内有毛細胞において共同で処理される。なぜなら、トラジェクトリは、常に、複数の内有毛細胞で存在することになる活動事象を必要とするからである。
【０１０９】
方法５００の理解を容易にすることは、以下に、トラジェクトリの発達同様に蝸牛の構造、または遅延トラジェクトリは簡単に説明される。
【０１１０】
この目的のために、図６は、基底膜の形状、および刺激に対する基底膜の反応の図解図を示す。
【０１１１】
第１図解図６１０は、基底膜６２０の幅が、因子１０によっておよそ蝸牛の端（頂端）の方へ蝸牛の基端から増加することを示す。さらに、図解図６１０は、蝸牛の異なる位置におけるピークの感度がそこに関して異なる特性周波数（ヘルツにおける）をさらに示す。蝸牛の基端の付近において、２０，０００Ｈｚのオーダー上の周波数が最も強いと認知される。蝸牛の基端からみて、最大のピーク感度が連続的に結果として得られる周波数は減少する。さらに、図解図６１０は蝸牛に沿って配置され、および関連付けられた神経線維ＮＦ１，ＮＦ２，ＮＦ３，ＮＦｎに連結された４つの典型的な内有毛細胞ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎを示す。蝸牛の洞形の刺激を仮定して、したがって、第１の内有毛細胞ＩＨＣ１は、例えば、約６０００Ｈｚの周波数を有する刺激に最も強いものと応答する。一方、第２の内有毛細胞ＩＨＣ２は約３３００Ｈｚの周波数を有する刺激にピークの感度を含む。同様に、残りの内有毛細胞ＩＨＣ３，ＩＨＣｎは他のピーク感度の周波数を有する。
【０１１２】
第２図解図６５０は、前庭窓６６０を介して、蝸牛に音波の結合を表わす。前庭窓６６０を介した結合は進行波６７０を生成する。そして、このプロセスにおいて、蝸牛の基端６８０から蝸牛の頂端６８２まで逃れ、基底膜を偏位させる。
【０１１３】
蝸牛の基端の近くに位置する神経細胞は、蝸牛の基端６８０からより離れた神経細胞より刺激される。言い換えれば、時間の関数として進行波６７０の位置は、進行波６７０のトラジェクトリとして考慮することができる。しかしながら、トラジェクトリを別々の神経細胞に図示することもでき、そのため、トラジェクトリは、また複数の空間的に分離された神経細胞がどの時間的系列において進行波に刺激されるかについて説明している。
【０１１４】
示された例において、例えば、内有毛細胞ＩＨＣ１は、他の内有毛細胞ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎよりも進行波６７０によって早く刺激される。第１の内有毛細胞ＩＨＣ１は、前庭窓（すなわち、蝸牛の基端６８０から）から蝸牛の頂端６８２まで伝播する進行波６７０とともに前庭窓６６０により近づくように位置される。したがって、第１の内有毛細胞、第２の内有毛細胞、第３の内有毛細胞およびｎ番目の内有毛細胞は、次々と刺激される。言い換えれば、単一の進行波は、時間的系列において示された内有毛細胞での活動事象を生成する。時間間隔は、進行波６７０の伝播速度および対応する内有毛細胞ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎの位置によって決定される。しかしながら、考慮された内有毛細胞ＩＨＣｉの時間および指標ｉに依存する２次元表示は、進行波６７０の最大偏位の位置の時間トラジェクトリに対応するトラジェクトリを形成する場合、内有毛細胞での活動事象を決定しなければならない。
【０１１５】
更なる説明として、図７は、基底膜上の異なる周波数の音声信号の開発における遅延の図解図を示す。第１図解図７１０は固有振動数の関数として、聴覚神経線維の待ち時間を表す。ここで、振動数は、０．１ｋＨｚから１６ｋＨｚの範囲で横座標７１２に示される。７１４の縦座標は、０から１２ミリ秒の範囲の聴覚神経線維における待ち時間を表す。曲線７２０は、振動数に関する、正弦波信号によるネコの聴覚神経の待ち時間の移行を表す。測定点７２４はチンチラについての同様の移行を表す。関連する神経線維について固有振動数ｆiの関数としての聴覚神経線維上の待ち時間を以下の方程式によって説明できることが判明した。
ｂa＝（１０００／ｆi）＋２  ｍｓ
【０１１６】
関連背景技術が、例えば、グランサムでの聴覚に関する第１１回国際シンポジウムで発表されたＳ．Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ、Ｄ．ＰｏｅｐｐｅｌおよびＴ．Ｒｏｂｅｒｔｓによる論文「蝸牛進行波遅延の皮質拡張に基づく音程と音色の空間−時間理論」の中で、詳細に説明されている。したがって、詳細については該当する論文を参照されたい。
【０１１７】
第２図解図７３０が固有振動数に属している有毛細胞から人間の蝸牛の基端までの距離を示すことを更に理解しなければならない。そこから、次に、高周波数に属している有毛細胞が人間の蝸牛の基端に近くに位置することは明らかになる。その一方で、低周波数に属している有毛細胞が人間の蝸牛の基端から遠隔に位置する。しかしながら、第１図解図７１０および第２図解図７３０を含む提示の図解図は、聴神経の呼出時間が、低周波数（約０．５ｋＨｚ未満で）に対して、堅調に増加していることを示す。そこから、基底膜（すなわち、蝸牛の基端から離れた）の端の近くにおける伝播速度が、著しく減少すると結論を下すことができる。表わされた聴神経線維の呼出時間は、蝸牛の異なる位置に位置される内有毛細胞での活動パターンにおいてトラジェクトリの湾曲をもたらす。
【０１１８】
更なる説明として、図８は、母音「ｉ」と７００Ｈｚ、９００Ｈｚ、１１００Ｈｚの混合非和声音に関する蝸牛電気図の図解図を示す。ここで、横座標８１０は時間を表し、縦座標８２０は周波数を表す。蝸牛電気図自体は、異なる周波数に対してピークの感度を有する蝸牛の異なる部位の刺激の強度を表わす。言い換えれば、蝸牛電気図は、時間内のポイントにおける異なる周波数のためのピークの感度を有する内有毛細胞が興奮された強さの度合いを表わす。言い換えれば、活動事象が異なる有毛細胞において起こる場合、蝸牛電気図から結論を下すことができる。例えば、蝸牛電気図が１ｋＨｚの周波数での活動を示す場合、これは、例えば、内有毛細胞において、１ｋＨｚの対応する周波数でのピーク周波数を有する活動事象が、時間のこのポイントに対して起こることを意味する。１ｋＨｚでのピークの感度を有する有毛細胞に対応している活動事象の発生は、例えば、「ｘ」を有する図解図８００において表示される。
【０１１９】
母音「ｉ」の蝸牛電気図において、トラジェクトリは明らかに認識可能であり、そのうち、いくつか選択したトラジェクトリを８５０によってマークされ、表わされる。混合非和声音の蝸牛電気図は、８６０によって表わされるトラジェクトリを示す。
【０１２０】
図９は、母音「Ａ」に関する蝸牛電気図、伝達物質放出確率および伝達物質小胞放出のさらなる図解図を示す。ここで、蝸牛電気図を第１図解図９１０に示す。第２図解図９２０は、蝸牛電気図に基づく伝達物質放出確率を示す。蝸牛電気図は、時間とともに基底膜の刺激、およびピークの感度の対応する周波数に依存して、異なる周波数に対するピークの感度を構成する異なる内有毛細胞の周波数、または刺激を表わす。上述されているように、蝸牛電気図に基づいて、神経伝達物質小胞の放出確率を、内有毛細胞における機械、化学、電気プロセスの分析によって算出することができる。さらに、放出確率ｋ（ｔ）に基づいて、神経伝達物質小胞の放出、または神経伝達物質小胞の発生を、確率論的評価確率論的評価によって算出することができる。対応する神経伝達物質小胞の放出、または神経伝達物質小胞の発生の例は、第３図解図９３０に示す。ここで、神経伝達物質小胞の放出は、時間とともに、および周波数の特性トラジェクトリを構成することがわかる。これらのトラジェクトリは、シナプス間隙のモデル化により活動電位のトラジェクトリ（すなわち、神経活動パターン内のトラジェクトリ）上へと図表化する。縦座標９４０でプロットされる周波数は、それぞれ指標ｉとともに関連付けられた有毛細胞、または神経線維に割り当てられる。したがって、示されたトラジェクトリも、神経活動パターンにおけるかなり類似の形状で生じる。
【０１２１】
上記の説明から、クリアなトラジェクトリが内有毛細胞の活動パターンで発生することが明らかになる。言い換えれば、時間とともに活動パターンの表現において、トラジェクトリと呼ばれる線形の曲線が生じる。したがって、トラジェクトリは、時間とともに活動事象の２次元表示において、および複数の内有毛細胞での複数の活動事象を連結している直線、または曲線である。通常、トラジェクトリは、これに関連して、上述の２次元表示における複数の活動事象に連結しており、および湾曲の方向の変化しない線である。さらに、通常、不連続性も湾曲も有しないならば、トラジェクトリは、通常、連続的に微分可能である。好ましくは、一定、または連続的に可変の湾曲を有するので、トラジェクトリは連続的に２回でさえ微分可能である。
【０１２２】
好ましくは、トラジェクトリは、少なくとも、およそ双曲線の形状を有する。したがって、トラジェクトリは、双曲線の形状の曲線のための検索によって認識することができる。他に言及された判定基準もトラジェクトリを確認するために使用することができる。双曲線の形状によって、矩形および斜めの２次元の座標系における双曲線の形状が示される。
【０１２３】
さらに、例えば、トラジェクトリの存在を認識することは、活動事象の最小数の発生に依存される。（複数の内有毛細胞の活動事象の２次元表示の構成の範囲内で表わされる場合）活動事象は、少なくとも、上述に定義されたとおり、略直線、または曲線に位置している。ここで、許容限界は予め与えられており、評価することができる。活動事象がトラジェクトリに属しているとして、まだ認識されるために、理想的なトラジェクトリ、または線から（例えば、時間間隔という意味において）どの程度離れているかを定めている。
【０１２４】
（遅延）トラジェクトリの定義に関しては、参照は、グランサムでの聴覚に関する第１１回国際シンポジウムで発表されたＳ．グリーンバーグらによる「蝸牛進行波遅延の皮質拡張に基づく音程と音色の空間−時間理論」になされる。基底膜の運動が、（蝸牛の）基端から最大偏位の位置まで明確な方法を実行することが示された。そして、それの後で、運動は比較的早く減速される。進行波を通過することは、蝸牛の基端において極めて早いが、蝸牛の頂端でのピークの偏位のために劇的に減速する。活動パターンにおけるトラジェクトリにおいて反映される蝸牛の刺激の遅延トラジェクトリは、以下のシンプルな方程式によって効率的にモデル化することができる。
ｄa＝ｆi-1＋ｋ
【０１２５】
したがって、蝸牛における遅延ｄaは、所定の周波数ｆi、および遅延定数ｋを使用して算出される。前述の方程式は、遅延トラジェクトリが双曲線−系特性から構成されることを表す。言い換えれば、特定の音響事象（例えば、クリック）によって引き起こされた最初の基底膜における進行波が、高周波数に対するピークの感度を含む内有毛細胞における活動事象、およびより低周波数のピークの感度を含む内有毛細胞における後の活動事象だけを起こす。したがって、通常、トラジェクトリは、２次元の時間表示において表わされ、基底膜における進行波、または音声信号における広帯域クリックに起因して得られた異なる内有毛細胞での活動事象を連結している線として解釈することもできる。
【０１２６】
さらに、発明の概念の説明のために、図１０ａは、時間とともに複数の内有毛細胞での神経伝達物質小胞の発生を表わしている活動パターンの図解図を示す。全体として、図１０ａの図解図は、１０００によって示す。４つの時間的移行１０１０，１０１２，１０１４，１０１６において、図解図は、複数の内有毛細胞のそれぞれのシナプス間隙での神経伝達物質小胞の数を示す。言い換えれば、例えば、時間的移行１０１０は第１の内有毛細胞で発生している神経伝達物質小胞の数を表す。同様に、第２図解図１０１２は第２の内有毛細胞で発生している神経伝達物質小胞の数を表す。第３図解図１０１４は第３の内有毛細胞で発生している神経伝達物質小胞の数を示し、第４の時間的移行１０１６は、第４の内有毛細胞で発生している神経伝達物質小胞の数を示す。ここで、第１の内有毛細胞ＩＨＣ１は、第１の周波数に対するピークの感度を有し、第２の内有毛細胞ＩＨＣ２は、第２の周波数に対するピークの感度を有し、第３の内有毛細胞ＩＨＣ３は第３の周波数に対するピークの感度を有し、第４の内有毛細胞ＩＨＣ４は第４の周波数に対するピークの感度を有すると仮定する。第１の周波数は第２の周波数よりも大きく、第２の周波数は第３の周波数より大きく、そして第３の周波数は第４の周波数より大きい。例えば、４つの内有毛細胞ＩＨＣ１ないしＩＨＣ４は、（例えば人間の）聴覚系の蝸牛に沿った線形の方法、または対数関数的方法で位置することができる。例えば、内有毛細胞は、第１の周波数と第２の周波数との比が、第２の周波数と第３の周波数との比に少なくともほぼ等しいように位置することができる。
【０１２７】
時間的移行１０１０，１０１２，１０１４，１０１６においてプロットされる神経伝達物質の数は、例えば、時間単位当りに放出された神経伝達物質小胞の数を表す。同様に、時間的移行１０１０，１０１２，１０１４，１０１６は、有毛細胞におけるシナプス前、またはシナプス後で放出された形状における現在の全体的にみられる神経伝達物質小胞の数を表すこともできる。
【０１２８】
時間的移行１０１０，１０１２，１０１４，１０１６は、例えば、時間ｔ1で、神経伝達物質小胞１０２０，１０２２，１０２４，１０２６は、全４つの内有毛細胞ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＣＨ４で発生することを示す。したがって、時間とともに表示、および複数の内有毛細胞において、４つの神経伝達物質小胞の発生は、直線１０２８によって接続することができる。したがって、直線１０２８は第１のトラジェクトリを形成する。第２の時間ｔ2で、第１の時間ｔ1の比較的短い後、再び、実施例において、４つの神経伝達物質小胞１０３０，１０３２，１０３４，１０３６が発生する。しかしながら、神経伝達物質小胞１０３０，１０３２，１０３４，１０３６は、神経伝達物質小胞１０２０，１０２２，１０２４，１０２６の後で、それぞれの内有毛細胞ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣ４、および／またはそれぞれの聴覚神経線維のシナプスが、まだ、時間ｔ2での不応期において、一時的に発生する。すなわち、たとえ、神経伝達物質小胞が存在する場合であっても、神経伝達物質小胞の発生により活動電位を引き起こすと、シナプスに連結されたシナプス、または神経線維は、さらに、活動インパルスを出力することができない。図１０のグラフ表示１０００も、１０４０で表わされた第１の内有毛細胞ＩＨＣ１でのさらなる神経伝達物質小胞の発生、同様に第４の内有毛細胞ＩＨＣ４でのさらなる神経伝達物質の発生１０４６を示す。しかしながら、神経伝達物質１０４０，１０４６は、トラジェクトリに関連しない。例えば、第２の内有毛細胞ＩＨＣ２および第３の内有毛細胞ＩＨＣ３で、グラフ表示１０００において、有効なトラジェクトリを形成する神経伝達物質小胞の直線、または曲線の関連線において、神経伝達物質小胞はない。
【０１２９】
さらに、表示１０００も、２次元のグラフ表示１０００において、時間的に単調な関連線１０５８によって接続される、さらなる神経伝達物質小胞の発生１０５０，１０５２，１０５４，１０５６を示す。言い換えれば、グラフ表示１０００において、容易に認識されるとき、神経伝達物質小胞の発生１０５０，１０５２，１０５４，１０５６は、トラジェクトリ１０５８に位置する。単調な方法で、神経伝達物質小胞の発生１０５０，１０５２，１０５４，１０５６が、蝸牛に沿って対応した４つの内有毛細胞ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣ４の位置で起こる場合、トラジェクトリが存在するという事実は、時間において認識される。言い換えれば、さらに、意図された内有毛細胞ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣ４は蝸牛の出口に位置する。その後（時間に関して）、関連付けられた神経伝達物質小胞の発生１０５０，１０５２，１０５４，１０５６が起こる。さらに、神経伝達物質小胞の発生１０５０，１０５２，１０５４，１０５６の関連線が一様な湾曲を提示する、すなわち、湾曲の方向を変えない。さらにまた、トラジェクトリの存在は、少なくとも略双曲線の形状を提示するという事実を認識することができる。
【０１３０】
さらに、図１０ｂは、時間とともに複数の内有毛細胞でのクリアな神経伝達物質小胞の発生を表わしているクリアな活動パターンのグラフ表示を示す。図１０ｂの図解図は、全体として、１０６０によって示す。グラフ表示１０６０は同じ４つの内有毛細胞ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣ４でのクリアな時間的移行１０７０，１０７２，１０７４，１０７６を示す。グラフ表示１０００はクリアでない時間的移行を示す。グラフ表示１０６０は、トラジェクトリ１０２８，１０５８に関連するクリアな時間的移行１０７０，１０７２，１０７４，１０７６に採用されたこれらの神経伝達物質小胞の発生を示す。グラフ表示１０６０において、採用された神経伝達物質小胞の発生は、グラフ表示１０００における元の神経伝達物質小胞の発生として同じ参照番号によって表わされる。採用された神経伝達物質小胞の発生の参照番号は、グラフ表示１０６０において、それに「’」を追加している。
【０１３１】
言い換えれば、グラフ表示１０６０において示されたクリアな活動パターンは、トラジェクトリに関連するそれらの神経伝達物質小胞の発生に適応している。逆に、グラフ表示１０６０のクリアな活動パターンから取り除かれるトラジェクトリ（神経伝達物質小胞の発生１０４０，１０４６）に関連していないし、活動電位（神経伝達物質小胞の発生１０３０，１０３２，１０３４）の生成に寄与していないこれら神経伝達物質小胞の発生もアサートされる。さらにまた、例えば、活動電位の刺激に関与しない神経伝達物質小胞の発生１０３０，１０３２，１０３４，１０３６は、話し言葉の了解度にも結果として関与しない点に注意されたい。さらにまた、場合によっては、トラジェクトリに関連しない、またはわずかな範囲だけに神経伝達物質１０４０，１０４６は、例えば母音の話し言葉の了解度に寄与しない。これは、母音の識別は、それぞれのトラジェクトリ（例えば、１０２８，１０５８）の評価によって生じることが分かっているからである。
【０１３２】
図１１は、音声信号からクリアな神経活動パターンを導き出す本発明の方法のフローチャートを示す。図１１の方法は、全体として、１１００によって示す。本発明の方法は、音声信号に基づいて神経活動パターンが算出される第１ステップ１１１０を含む。活動パターンは時間の関数として複数の神経線維において活動を表す。言い換えれば、神経活動パターンは、聴覚器官モデルの複数の聴覚神経線維での活動電位のいくつかの時間的移行を表す。あるいは、神経活動パターンは複数のシナプス分裂での活動電位を引き起こす時間的移行を表す。それは複数の内有毛細胞に関連する。明確にするために、フローチャートは、蝸牛１１２０に沿って用意された、および異なる周波数に対する感度のピークを示している、複数の内有毛細胞ＩＨＣ１〜ＩＨＣｎとともに、人間の聴覚器官モデルの巻きが解かれた蝸牛１１２０を示す。内有毛細胞ＩＨＣ１〜ＩＨＣｎは関連付けられた神経線維ＮＦ１，ＮＦ２〜ＮＦｎに連結され、そして神経活動パルス、または活動電位に関する関連付けられた神経線維ＮＦ１，ＮＦ２〜ＮＦｎを供給する。活動電位は、関連付けられた神経線維ＮＦｉに連結されたそれぞれの内有毛細胞ＩＨＣｉを介して、シナプス分裂に神経伝達物質小胞の放出によって引き起こされる。蝸牛１０２０によって生成された６つの活動電位ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６は第１のトラジェクトリ１１３０に位置することが分かる。さらに、６つの活動電位ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３が第２のトラジェクトリ１１４０に位置する。神経活動パターンにおいて示されるように、神経活動パターンは時間とともに複数の内有毛細胞ＩＨＣ１〜ＩＨＣｎにおいて活動電位を表す。しかしながら、いかなるトラジェクトリにも関連しない２つの活動電位ＡＰ７，ＡＰ１４も発生する。その他の点に関しては、参照は、トラジェクトリの定義に対して上述の説明がなされる。言い換えれば、神経活動パターンにおけるトラジェクトリは、神経伝達物質小胞の発生の２次元のグラフ表示において、トラジェクトリとしえ同様の方法で定義される。個々の神経伝達物質小胞の発生だけはそれぞれの活動電位によって置き換えられる。
【０１３３】
さらに、フローチャート１１００において示される方法は、トラジェクトリ１１３０，１１４０に関連しない神経活動パターンによって表わされる活動電位を決定する第２ステップ１１５０を含む。ここに示した実施例では、決定１１５０は、結果として、活動電位ＡＰ７およびＡＰ１４を提供する。
【０１３４】
さらに、方法１１００は、神経活動パターンにおいて削除されるいかなるトラジェクトリに関連しない活動電位における第３ステップ１１６０を含む。ここで、いかなるトラジェクトリに関連しない活動電位をキャンセルするか、または抑制するかによって処理することができる神経活動パターンの元の表示か、それとも元のクリアでない神経活動パターンのコピー作り出されるかは、トラジェクトリ１１３０，１１４０に関連しない活動電位を導入するのみである。したがって、一例として、生成されたクリアな神経活動パターン１１７０は、元のクリアでない神経活動パターン１１２６に対応するいかなるトラジェクトリに関連しない活動電位ＡＰ７，ＡＰ１４をもはや含みもせず、記載もされていない。
【０１３５】
したがって、本発明の方法は、人間、または動物の聴覚系において、例えば、神経伝達物質小胞の発生、または活動電位に起こっている活動事象の異なるタイプに適用できることを示す。この場合、活動パターンはそれぞれの量の時間的移行を表す。
【０１３６】
図１２は、複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンから２次元表示を創作するための手順の概略図を示す。図１２の概略図は、全体として、１２００によって示す。典型的な手順において、時間的移行１２１０，１２１２，１２１４，１２１６は、例えば、２次元の表にした表示１２２０に受け取られ、そして変換される。ここで、時間的移行１２１０，１２１２，１２１４，１２１６は、図１０ａおよび１０ｂに類似した形式であって、いくつかの内有毛細胞（例えば、ＩＨＣｎ）での、例えば神経伝達物質小胞のそれぞれの数を表す。例えば、時間的移行１２１０，１２１２，１２１４，１２１６は、時間で離散化することができる。したがって、表にした表示１２２０は、それぞれの列によって記載されている時間間隔において、シナプス分裂に放出された神経伝達物質小胞の数を表す。同様に、表１２２０の第２列１２３２は第２の時間的移行１２１２を表す。
【０１３７】
したがって、例えば、表１２２０は、複数の内有毛細胞の時間とともに活動事象（例えば、神経伝達物質小胞の数の）の２次元表示を形成する。
【０１３８】
より良好な具体例のために、図１３は、さらに、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンの２次元のグラフ表示を示す。図１３のグラフ表示は、全体として、１３００によって示す。図１３の図解図１３００に基づいて、それは、ピクセルおよび／または２次元のパターンとして理解できるように、複数の有毛細胞での神経伝達物質小胞の数を表す時間的移行の範囲１２１０，１２１２，１２１４，１２１６の表示に変換された図１２による表１２２０を示す。
【０１３９】
したがって、例えば、表１２２０はピクセルのパターンの描写として理解することができる。表（例えば、ｘ方向）の第１次元は２次元のパターン１３００の第１方向に対応する。そして、表の第２次元は第２方向（例えば、ｙ方向）に対応する。言い換えれば、２次元表示におけるｘ方向である第１次元は、例えば、時間に対応しており、グラフ表示１３００におけるｙ方向である第２次元は内有毛細胞の指標を表す。したがって、複数の内有毛細胞での活動事象を表す時間とともに活動パターンは、時間とともに進む第１方向（ｘ方向）において、加えられた新しい情報を有している２次元表示、または２次元の画像パターンとして理解することができる。図１３に関して記載された２次元の図解として活動パターン対時間の説明に基づいて、パターン認識の方法が、上述のトラジェクトリを認識するために時間とともに活動パターンを適用することができるのは理にかなっている。
【０１４０】
さらに、具体例のために、図１３は、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンの第３のグラフ表示を示す。時間とともに活動パターンは、ピクセルの２次元パターンとして再び示される。図１４の２次元表示は、全体として、１４００によって示す。２次元の画像パターン１４００の画像の列は、異なる内有毛細胞ＩＨＣ１〜ＩＨＣｎでの活動事象に割り当てられる。画像パターン１４００の列は、さらに、時間内の位置および／または時間間隔にさらに割り当てられる。したがって、図１４の２次元のグラフ表示１４００において、曲線と同様に直線のセグメント１４１０，１４１２，１４１４，１４１６は、活動パターンにおけるトラジェクトリを各々表わしていることをみることができる。グラフ表示１４００は、さらに、トラジェクトリに関連のない、または関連付けられたシナプス、もしくは関連付けられた神経線維の不応期の範囲内で起こっていない個々の活動事象（例えば、活動事象１４２０，１４２２，１４２４，１４２６）も示す。例えば、活動事象１４２０は、第１のトラジェクトリ１４１０の状況において第１の内有毛細胞ＩＨＣ１の活動事象の発生後、短時間に続く。したがって、活動事象１４２０が起こった場合、第１の内有毛細胞ＩＨＣ１に連結された神経線維ＮＦ１のシナプスは、不感時間において存在する。したがって、人間の聴覚系において、第１の位置における神経線維の活動電位を引き起こすことをもたらさないとき、例えば、活動事象１４２０が話し言葉の了解度に関係のないことを、パターン認識の状況において認識される。同様に、活動事象１４２２に適用される。
【０１４１】
さらにまた、グラフ表示１４００おいて、いかなるトラジェクトリに関連しない、つまり、いかなる線形の曲線に関連しない、活動事象を確認することができる。例えば、これは、活動事象１４２６に適用される。したがって、グラフ表示１４１０のパターンに適用されるパターン認識の状況において、例えば、トラジェクトリに関連しない活動事象１４２６は、少なくとも１つの音声の話し言葉の了解度のために、関連しないということを発見することができる。
【０１４２】
図１５は、神経活動パターンの発明プロセスの装置のブロック図を示す。図１５に示される装置を、全体として、１５００によって示す。示されている装置１５００は、複数の段階１５１０，１５１２，１５１４を有し、第１段階１５１０は、神経細胞から信号１５２０，１５２２，１５２４を並行して受信する。信号１５２０，１５２２，１５２４は、好ましくは神経細胞、または内有毛細胞に連結された神経線維上の活動電位を表し、したがって、神経活動パターンを表す。しかしながら、信号は、複数の内有毛細胞における神経伝達物質の発生のような他の活動パターンを表す。
【０１４３】
例えば、第１段階１５１０において、第１遅延手段１５３０における第１神経信号１５２０は遅延を受け、そして、遅延神経信号１５３２の形式で第２段階１５１２まで進められる。同様の方法にて、第２神経信号１５２２は、第１段階１５１０において遅延し、遅延神経信号の形式で第２段階１５１２まで進められる。同様の方法で、残りの神経信号（例えば、第ｎ番目の神経信号１５２４）も、第１段階１５１０において処理される。
【０１４４】
第２段階１５１２が第１段階１５１０と並行して構成され、したがってさらに遅延神経信号１５３２，１５３４，１５３６の遅延進行を可能にし、２回遅延された神経信号が生じる。ここで、神経活動パターンの本発明の処理装置は、第１段階１５１０または第２段階１５１２のときと同様の方法で構成され、直列接続された複数の段階を含む。したがって、神経信号１５２０，１５２２，１５２４は複数の段階１５１０，１５１２，１５１４を通じて並行に前進し、各段階は設定可能な遅延を神経信号に付加する。
【０１４５】
同時に入力または出力神経信号の和（および／または、それぞれ、ｍ回遅延神経信号）を生み出すために、各段階１５１０，１５１２，１５１４が構成される。さらに、段階１５１０，１５１２，１５１４が構成され、ある決められた時点で少なくとも所定数の神経信号または遅延神経信号それぞれ（すなわち、入力または出力神経信号）が活動的かどうか（または活動電位を有するかどうか）を決定する目的で、この和を設定可能な閾値と比較することが好ましい。
【０１４６】
段階１５１０，１５１２，１５１４に存在する遅延手段の遅延を異なって設定し、例えば、第１神経信号１５２０は、段階１５１０，１５１２，１５１４を通過する際、第２神経信号１５２２とは異なる遅延を受けることが更に好ましい。例えば、神経信号１５２０，１５２２，１５２４に関し、段階１５１０，１５１２，１５１４を通過する際、異なる全遅延が生じるように遅延を設定することができる（例えば、２つの神経信号が同様に遅れることは、もちろん認められる）。言い換えれば、手段１５００は、全ての神経信号について同じ遅延が生じないように構成されることが好ましい。それとは別に、段階に含まれる遅延手段が複数の神経信号について同じ遅延を提示しないように、ｊ段階１５１０，１５１２，１５１４の存在下では、少なくとも（ｊ−１）段階１５１０，１５１２を構成することが有利である。これは、本発明の手段１５００に入って来る神経活動パターンは、上述の手段を通過する際、時間的にゆがめられること、すなわち個々の神経信号が他の神経信号に対して時間的にずれることを達成することができる。そして、このゆがみの手段により、時間表現における曲線の線パターン、すなわちトラジェクトリを神経活動パターンにおいて直線にすることができる。
【０１４７】
さらに、ある段階内の和の生成により、元々曲がったトラジェクトリが、神経活動パターンにおいて、直線が生じられると認識されるような事実に注意されたい（真っ直ぐな線は、一定数の遅延神経信号が略同時に、および／または時間的に重なって活動電位を生ずるという事実によって表わされ、および／または認識される。）。
【０１４８】
手段１５００の工程の形態を図１６に基づいて説明する。図１６は、神経活動パターンの本発明の処理装置１５００における信号の典型となるグラフ表示を示す。図１６のグラフ表示を、全体として１６００によって示す。
【０１４９】
ここで、第１のグラフ表示１６１０は、装置１５００の入力における典型的な神経活動パターンを表す。ここで、例として、４つの神経細胞（またはそれぞれ４つの神経線維上）の信号を時間的移行において示す。それとは別に、活動電位１６１２がトラジェクトリ１５１４を形成することに注意されたい。図示の通り、異なる神経線維から活動電位１６１２が第１段階１５１０の入力においてクリアな時間的ずれを生じているとき、時間的にトラジェクトリ１６１４は強い湾曲を生じている。したがって、第１段階１５１０において、決まった各時点では活動電位が１つだけ存在し、第１段階に付加される活動電位の和の閾値（例えば２に設定）を超えない。結果として、第１段階は閾値出力において出力信号を提供しない。
【０１５０】
第２のグラフ表示１６２０は第１段階１５１０の出力での状態を表す。ここで、第１段階１３１０において、第１神経細胞ＮＺ１から提供される神経信号は、他の段階によって提供される神経信号より大きく遅れることを仮定する。その上、ある例では、第４神経細胞ＮＺ４によって提供される神経信号の遅れは最も小さいが、第３神経細胞ＮＺ３からの神経信号はそれより多少遅れ、神経細胞ＮＺ２およびＮＺ１からの神経信号の遅延は引き続き大きい。一般に、低周波に応答する神経細胞に関連する信号は、高周波を検出する神経細胞からの神経信号と比較して遅れは小さい。
【０１５１】
したがって、更に第２のグラフ表示は時間の関数としての活動電位１６２４を示し、活動電位１６２２はトラジェクトリ１６２４を形成する。第２のグラフ表示１６２０から分かるように、第１段階の出力でのトラジェクトリ１６２４の湾曲は、第１段階の入力でのトラジェクトリ１６１６の（それぞれ、時間・場所および／または時間・周波数）湾曲より小さい。これは、第１段階の遅延手段（例えば、１５３０）における異なる神経細胞と関連する神経信号の異なる遅延から生じている。したがって、曲がったトラジェクトリはいわば真っ直ぐになる。第２のグラフ表示１６２０が示すように、第２トラジェクトリ１６２４には依然として湾曲が残っているが、その結果、異なる神経細胞または神経線維から発生する活動電位１６２２が、第１段階１５１０の出力および／または第２段階の入力に全て存在されるわけではない。
【０１５２】
また、第２段階１５１２は更に遅延を生じ、ここでもやはり低周波に関して敏感な神経細胞の信号は、高周波に関して敏感な神経細胞の信号より遅れが小さい。第３のグラフ表示１６３０は、第２段階の出力で第２段階１５１２において再び遅れる神経信号を示す。第３のグラフ表示１６３０は、この例において、数個の神経細胞から活動電位１６３２が同時に第２段階の出力に存在されるように、第２段階の出力における神経信号がそれぞれ遅れるということが分かることを示す。言い換えれば、活動電位１６３２によって表されるトラジェクトリ１６３４は、少なくとも略真っ直ぐになる。したがって、活動電位１６３２は同時、または略同時に（但し、少なくとも時間的に重複して）発生し、その結果、第２段階の出力（または、第３段階の入力）に存在される信号の加算による同時発生には、所定の閾値（例えば、２または３）を超すほど高く目立ったピークがある。
【０１５３】
言い換えれば、適切な加算手段（あるいは、別の適切な手段）によって、曲がったトラジェクトリがいつ真っ直ぐになったかを認識することができる。それぞれの情報によって、トラジェクトリの開始時点およびトラジェクトリの形状の結論が可能となる。トラジェクトリが真っ直ぐになるまでにどれだけ多くの段階を通過したかを正確に決定することができる。これを用いて、手段１５００の段階における個々の神経信号に関する遅延が分かる場合、トラジェクトリの原形を判断することもできる。さらに、段階の通過時間を知ることが好ましく、その結果、トラジェクトリが手段１５００に入り始める時点を決定できる。したがって、トラジェクトリの特性時間情報、およびトラジェクトリの形状および／または湾曲の情報の両方が活動事象がトラジェクトリに関連するか、活動事象がトラジェクトリ関連しないかを決定するために確定する。
【０１５４】
加えて、理解を改善するための第４のグラフ表示１６４０は、第３段階の出力での出力信号を示すことにも注意されたい。しかしながら、活動電位１６４２は、トラジェクトリのさらなる変形によって再び曲げられるトラジェクトリ１６４４を表わしている。
【０１５５】
段階１５１０、１５１２、１５１４における遅延は、異なる方法で達成できることに注意されたい。遅延手段（例えば、１５３０）は、例えば計時されてもよく、および／または、連続的にまたは別々に設定可能な遅延手段であってもよい。加えて、１つまたはいくつかの遅延手段は１つまたはいくつかの神経信号に対して所定の段階で非活性化されることも可能であり、その結果、いくつかの神経信号はできるだけ低い遅延を有する１つの段階を通して送られる。それとは別に、手段１５００は全体がアナログまたはデジタル回路として実施できることに注意されたい。
【０１５６】
図１７は、本発明の第２実施形態による音声信号の分析表示の本発明の算出のための典型的なヒューベル・ウィーゼル・ネットの回路図を示す。図１７の回路図は、その全体が１７００によって示される。第１の回路ブロック１７１０は、入力信号１７２０，１７２２，１７２４を受信し、それらは、例えば基底膜の神経活動パターンまたは刺激パターンを表すことができる。そして、入力信号１７２０，１７２２，１７２４は複数の段階１７３０，１７３２，１７３４を通して導かれる。したがって、入力信号１７２０は複数の段階１７３０，１７３２，１７３４を通過し、１つの段階１７３０，１７３２，１７３４における入力信号１７２０は、遅延手段を通過するか、または、後段に直接送られる。言い換えれば、遅延手段は架橋することもできる。
【０１５７】
言い換えれば、信号ごとに各段階は切換可能な遅延手段を含み、遅延手段は入力信号が通り抜ける信号路において切り換えることができ、または、架橋することができる。各段階の入力部における信号は合算器１７４０，１７４２，１７４４に分岐され、または入力され、段階の入力部に入力されるそれぞれの信号は合計される。したがって、第１の回路ブロック１７１０は遅延素子のグリッドと示された方法で接続される加算器とを形成する。
【０１５８】
ヒューベル・ウィーゼル・ネット１７００は閾値手段１７５０をさらに有し、合算器１７４０，１７４３，１７４４の出力と同様に閾値レジスタ１７６０，１７６２，１７６４からの各１つの値は、比較器１７７０，１７７２，１７７４に供給される。比較器１７７０，１７７２，１７７４の出力信号１７８０，１７８２，１７８４は、所定の段階１７３０，１７３２，１７３４の入力で多数の信号が同時に活性化されているかどうかについての情報を提供し、活性化されている出力信号１７８０，１７８２，１７８４が出力される最小数は、閾値レジスタ１７６０，１７６２，１７６４によって決定される。言い換えれば、それは、第１のブロック１７１０の入力１７２０，１７２２，１７２４を介して読み込まれたトラジェクトリが直線状にされた場合（例えば、いくつかの段階１７３０，１７３２，１７３４を通過した後）に、比較器１７７０，１７７２，１７７４は、合算器１７４０，１７４２，１７４４と閾値レジスタ１７６０，１７６２，１７６４とに関連して、確かめるために供給する。
【０１５９】
個々の段階１７３０，１７３２，１７３４の遅延は多数のトラジェクトリ（またはトラジェクトリ形状）の認識を可能にするために適切に与えられる。
【０１６０】
図１８は、本発明の第２実施形態による活動パターンにおけるトラジェクトリの発明の識別のためのヒューベル・ウィーゼル・ネットのブロック図を示す。示されたヒューベル・ウィーゼル・ネットは、その全体が１６００によって示される。
【０１６１】
入力ニューロン１８１０は、神経活動パターン、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞における神経伝達物質小胞の発生の情報、聴覚器官モデルの基底膜の刺激パターン、または現時点での並行信号の形状の聴覚器官モデルにおける他の時空間的活動パターンを受信するように構成される。神経活動パターン（および／または基底膜の刺激パターン）、または他の時空間的活動パターンは、神経網のいくつかの段階を通して遅延ニューロンの最適統合によって発送される。遅延ニューロン１８２０は、段階において入力ニューロン１８１０から提供される信号が遅延しないように架橋できることにも注意されたい。神経網は、出力ニューロン１８３０をさらに有する。神経網１８００の接続は図１８から収集することができる。示された神経網は、神経活動パターン（および／または基底膜刺激パターン）において神経網１８００の入力ニューロン１８１０を介して入力される、曲げられた曲線またはトラジェクトリを認識することが可能であることに注意されたい。ここで、神経網は入力ニューロン１８１０を介して入力される神経活動パターンにおいてトラジェクトリの時点および形状の双方を決定することが（トレーニング後に）可能であり、活性化されている出力ニューロンはこの情報を表わす。トラジェクトリの形状および時間についてのその情報は、出力ニューロンが活性化されている場合にその事実によって符号化される。
【０１６２】
最終的に、図１９は、神経網１８００をトレーニングするために用いられる例示的な分類パターンのグラフ表示を示す。そして、トレーニング後、神経網１８００は、対応して直線状にされまたは曲げられたコースをトラジェクトリと確認することが可能である。
【０１６３】
したがって、ヒューベル・ウィーゼル・ネット１８００は、神経活動パターンにおけるトラジェクトリを認識するために非常に適切であることに注意されたい。このために、神経活動パターンをヒューベル・ウィーゼル・ネットの入力部１７２０，１７２２，１７２４に適用されるだけである。そして、比較器１７７０，１７７２，１７７４の出力部１７８０，１７８２，１７８４において、トラジェクトリの形状および時間的位置についての記述を含む信号を有する。出力信号１７８０，１７８２，１７８４は、もちろん、もし、必要であれば、例えばトラジェクトリにおける時間情報を直接表示するように解釈しやすい形式でもたらすことができる。したがって、得られた情報は、活動事象もしくは活動インパルスがトラジェクトリに関連するか、および／または活動事象もしくは活動インパルスがトラジェクトリに関連しないかを決定するために使用することができる。
【０１６４】
さらに、神経活動パターン（または、一般に、活動パターン）を処理することが、いわゆるハフ変換（米国特許第３，０６９，６５４号参照）を利用することによって、好ましくは達成されることに注意されたい。すなわち、ハフ変換は、時空間的パターンにおいて、効果的に次のトラジェクトリを認識することができる。このため、ハフ変換は、音声信号に基づく活動パターンにおいてトラジェクトリを認識するために非常に適している。
【０１６５】
また、パターン認識の他の周知の方法が、神経活動パターンにおけるトラジェクトリを認識するために用いることができることにさらに注意されたい。例えば、使用された特に有利なことは、それが発見されているように曲線の認識を可能としているそれらの方法であって、表わされた神経活動パターン、または他の活動パターンにおけるトラジェクトリが典型的に双曲線形状を示す。ここで、複数の神経のための神経活動パターンが時間とともに結果として二次元パターンを生じることが考慮され、いくつかの神経線維上の第１の方向に沿って、信号は、例えば強度分布、および／または数値によって表されるが、第２の方向において、時間的展開（または、反対に）が示される。したがって、神経活動パターンの時間経過のための説明の典型的な方法は、例えば、示された蝸牛図（蝸牛電気図）に類似させることができる。
【０１６６】
したがって、曲線を認識することができるどのようなパターン認識アルゴリズムも使用することができる。しかしながら、ハフ変換の使用はハフ変換が曲線の認識に特に適しているので、特に有利であることが見出されている。その上、出力ニューロン（または比較器）の閾値または応答感度が最適に設定されてさえいれば、配列１７００および／または１８００におけるハフ変換を実行する場合、さらに、密接に隣接されたトラジェクトリが存在する場合に良好な認識結果を達成できることに注意されたい。
【０１６７】
ハフ変換（または他のパターン認識オペレーション）との関連で、トラジェクトリの時点および形状についての情報とは別に、トラジェクトリの長さが、話し言葉の了解度に寄与しない活動事象を次に除去するための第３情報を利用することができる。
【０１６８】
加えて、２次元のパターン比較は、次のトラジェクトリの時間的位置を表わす一連の時間情報を得るために、神経活動パターンの時間表示上、実行できることに注意されたい。
【０１６９】
図２０は、本発明に関連して使用するための蝸牛インプラントの概略図を示す。図２０の概略図は、その全体が２０００によって示される。概略図２０００において示される蝸牛インプラントは電極支持体２０１０を含む。電極支持体２０１０は人間の耳用に構成される。電極支持体２０１０は、（人間、または動物の）聴神経のいくつかの神経線維を刺激するように構成される電極２０２０，２０２２，２０２４，２０２６を含む。言い換えれば、電極２０２０，２０２２，２０２４，２０２６は、蝸牛に沿って異なる位置で配置される２つの異なる内有毛細胞に関連している異なる聴神経を刺激するように構成される。さらに、蝸牛インプラント２０００は電極２０２０，２０２２，２０２４，２０２６に連結され、そして制御信号（例えば、電気のもの）を電極２０２０，２０２２，２０２４，２０２６に伝えるように構成される電極制御手段２０３０を含む。電極制御手段２０３０は、別のやり方で、受信される神経伝達物質小胞の発生に基づいて聴神経の異なる神経線維の刺激のために制御信号を生成するために神経伝達物質小胞の発生に関する情報を受信するように構成される。
【０１７０】
さらに、しかしながら、電極制御手段２０３０は、耳モデル、例えば、聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞に連結された神経線維の神経活動パターンで起こっている他の活動パターンを受信するように構成することができる。それとは別に、蝸牛インプラント２０００は、例えば、電気的に、化学的にまたは機械的に異なる方法で、人間または動物の聴神経の神経線維を刺激するために構成することができる。一般に、蝸牛インプラント２０００が本発明の方法でクリアされた活動パターンの情報を得るか、または受信し、そして、例えば、クリアな情報、およびクリアな活動パターンに基づいて聴神経の神経線維を刺激する作業を有していると言うことができる。
【０１７１】
図２１は、処理１５００，１７００または１８００によって、例えば、図１３および図１４の手段に表わされるとおり活動パターンの２次元表示において認識される可能なトラジェクトリのグラフ表示を示す。図２１のグラフ表示はその全体が２１００によって示される。可能なトラジェクトリは、図２１のグラフ表示におけるピクセルのパターンの形状で示される。活動事象は時間の関数として第１方向ｘにおいて表わされ、そして、異なる神経線維に対する異なる内有毛細胞のための活動事象は第２方向ｙにおいて表わされる。
【０１７２】
図２１のグラフ表示は、異なる湾曲を有するトラジェクトリを表わしている２つのグラフ表示２１１０，２１２０を示す。グラフ表示２１１０，２１２０における活動インパルスの位置は、以下に示す異なる曲線指標ν（ν＝１，・・・，ｎp-1）、および異なる湾曲ｆminのために表わされる。
2009525792.tif 000003
【０１７３】
ここで、ｎpは、それぞれのトラジェクトリを示している正方形のグラフ表示のサイズである。言い換えれば、ｎpは、トラジェクトリの算出において占められる内有毛細胞の数を示す。ｊは、活動事象が算出される内有毛細胞において表わす、内有毛細胞の指標である。νは、観察される曲線の指標である。
ν＝０，１，・・・，ｎp-1
さらに、
ｊ＝０，１，・・・・，ｎp-1
【０１７４】
ｆminは、トラジェクトリの平均曲率を表わすために使用する自由変数である。
【０１７５】
したがって、ｆv（ｊ）は、指標ｊを有する内有毛細胞おいて、活動インパルスの時間的位置を表わす。実行指標νは、可能なトラジェクトリの異なるトラジェクトリを表わすのに供給する。
【０１７６】
例えば、グラフ表示２１１０，２１２０は、各々、例えば１６本のトラジェクトリの典型的なグループの３つのトラジェクトリを示す。それは、ν＝０，ν＝７およびν＝１５（参照凡例２１４０）を示すグループを有するトラジェクトリである。
【０１７７】
したがって、本発明は、各神経伝達物質が蝸牛インプラントに方向を目指す電気的インパルスを引き起こすように、１：１の方法における電気的インパルスとして解釈される神経伝達物質の処理に基づく。神経生物学はそれぞれの螺旋神経節細胞が不応期において存在しない場合に限り、神経伝達物質小胞が下流の螺旋神経節細胞で活動電位を引き起こすことができないことを教示する。一時的な場合、以前の神経伝達物質小胞が活動電位（螺旋神経節細胞において）を生成した場合、不応期は新しい残留電位に達するまでの時間を決定する。活動電位を引き起こすことは、例えば、「Ｗ．Ｍａｓｓ（Ｍａａｓｓ，Ｗ，Ｂｉｓｈｏｐ，Ｃ）著、パルス化された神経網，ケンブリッジ，ＭＩＴプレス，１９９８、ｐｐ．３９７−４０４」に記載される、いわゆるホジキン・ハクスリー方程式にしたがってモデル化される。さらに、詳細は、前述に言及された刊行物「Ｇ．Ｓｚｅｐａｎｎｅｋ，Ｆ．Ｋｌｅｆｅｎｚ，Ｃ．Ｗｅｉｈｓ著、音声解析：聴覚処理のニューロン表現の基礎」からも得られる。
【０１７８】
各活動電位は、神経伝達物質小胞を引き起こすこととみなされ、そして割り当てられる。これは、第１のうちの逆ろ過が始めるところである。活動電位を生成するそれらの神経伝達物質小胞だけは、格納されて、選択的に蝸牛インプラントを方向付ける。母音のような準定常刺激音において、神経伝達物質小胞の分布は遅延トラジェクトリの束から構成される。遅延トラジェクトリは、発生時、およびニューロン・ヒューベル・ウィーゼル正方向送りタイミングの神経回路網の湾曲の発生の形状にしたがって検出される。遅延トラジェクトリの存在が確認される場合、遅延トラジェクトリに関連するすべての神経伝達物質小胞がマークされる。同様に、蝸牛インプラントに選択的に転送される。他の神経伝達物質小胞は、削除される。
【０１７９】
加えて、さらなる実施形態において、遅延トラジェクトリの小胞を抑制することが有利である点に注意されたい。それは、遅延トラジェクトリの一部でない遅延トラジェクトリ、および蝸牛インプラントに前方への小胞だけの一部であるそれらの小胞を除去する（削除する）。例えば、音声信号（例えば、「クリック」）から特定の干渉するイベントを取り除くこのサーブは、同上として、特性トラジェクトリによって特徴付けられる。
【０１８０】
それとは別に、変形例として、例えば、複数のｎ帯域における時間とともに活動パターンのフィルタリングを実行することは有利であることが証明された。
【０１８１】
さらにまた、図１５ないし１９に関して表わされるトラジェクトリの認識は、ハードウェア記述原語ＶＨＤＬよって定義される知的財産の中心において特に有効な方法で理解されることが分かった。例えば、その種の実現は、測定された論理回路の形において回路の実現として図１７および１８に関して示されるように、ヒューベル・ウィーゼル・ネットを形成することに基づく。
【０１８２】
したがって、本発明は、蝸牛インプラントのための制御信号を生成において、話し言葉の了解度に関連しないそれらの活動インパルスである聴覚器官モデルの内有毛細胞における活動パターンを除去することによって、蝸牛インプラントを有する患者に対して音声信号の話し言葉の了解度が実質的に増加することができる効果を伴う。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】本発明の第１実施形態による音声信号に基づく蝸牛インプラントのための制御信号を生成するための本発明のフローチャートである。
【図２】シミュレーションにおいて中間および最終的な結果と同様に人間の聴覚系のシミュレーションにおけるフローの概略図である。
【図３】神経伝達物質小胞の発生における情報から第１のクリアな神経伝達物質小胞を決定するための本発明の方法のフローチャートである。
【図４】神経伝達物質小胞の発生における情報から第１のクリアな神経伝達物質小胞を除去する場合のフローの概略図である。
【図５】第１のクリアな神経伝達物質小胞の発生から第１のクリアな神経伝達物質小胞を除去するための本発明の方法のフローチャートである。
【図６】基底膜の形状および刺激に対する基底膜の反応の図解図である。
【図７】基底膜から異なる周波数の音声信号の伝播における遅れの図解図である。
【図８】母音「ｉ」に対する蝸牛電気図の図解図である。
【図９】母音「Ａ」に対する伝達物質の放出確率および伝達物質の小胞放出の蝸牛電気図の図解図を示す。
【図１０ａ】複数の内有毛細胞での神経伝達物質小胞を表わしている活動パターンの図解図である。
【図１０ｂ】複数の内有毛細胞でのクリアな神経伝達物質小胞を表わしているクリアな活動パターンの図解図である。
【図１１】音声信号からクリアな神経活動パターンを消去された本発明のフローチャートである。
【図１２】聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンから２次元表示を生成する場合の手順の概略図である。
【図１３】聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンの第２の２次元の図解図である。
【図１４】聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞での時間とともに活動パターンの第３の２次元の図解図である。
【図１５】本発明による活動パターンに基づくパターン認識を実行するための装置のブロック図である。
【図１６】本発明によるパターン認識を実行するための装置における信号の図解図である。
【図１７】本発明によるパターン認識を実行するためのヒューベル・ウィーゼル・ネットの回路図である。
【図１８】本発明による神経回路網としてしめされる、パターン認識を実行するためのヒューベル・ウィーゼル・ネットの回路図である。
【図１９】ヒューベル・ウィーゼル・ネットのトレーニングのためのトレーニングパターンの図解図である。
【図２０】本発明に関連して使用するための蝸牛インプラントの概略図である。
【図１】
2009525792.tif 000004
【図２】
2009525792.tif 000005
【図３】
2009525792.tif 000006
【図４】
2009525792.tif 000007
【図５】
2009525792.tif 000008
【図６】
2009525792.tif 000009
【図７】
2009525792.tif 000010
【図８】
2009525792.tif 000011
【図９】
2009525792.tif 000012
【図１０ａ】
2009525792.tif 000013
【図１０ｂ】
2009525792.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
2009525792.tif 000016
【図１３】
2009525792.tif 000017
【図１４】
2009525792.tif 000018
【図１５】
2009525792.tif 000019
【図１６】
2009525792.tif 000020
【図１７】
2009525792.tif 000021
【図１８】
2009525792.tif 000022
【図１９】
2009525792.tif 000023
【図２０】
2009525792.tif 000024
【図２１】
2009525792.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月10日(2007.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号に基づいて、蝸牛インプラントのための制御信号を生成する方法（１００）であって、
前記音声信号（１１２）に基づいて生じた聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）において時間（ｔ）とともに活動パターンに表わされている第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））を算出するステップ（１１０）と、
特性パターンに関連する活動事象を削除することによって、または特性パターンに関連しない活動事象を削除することによって前記第１情報からクリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を得るために、活動パターンにおいて特性パターンの認識に基づいた前記第１情報によって表わされた活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）を除去するステップ（１２０）とを含み、
特性パターンの前記認識は、時間、および特性パターンとして前記内有毛細胞の指標とともに活動パターンの認識における線形の曲線を認識するステップを含み、
蝸牛インプラントのための制御信号として前記クリアな情報を使用するか、または前記クリアな情報から蝸牛インプラントのための制御信号を導き出す、方法。
【請求項２】
前記方法は、
前記制御信号を前記蝸牛インプラントに伝送するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、
前記制御信号とともに前記蝸牛インプラントの電極に伝えるステップを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））は、
前記活動パターンを介して、複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に対する多数の放出された神経伝達物質小胞の時間的移行（４１０）を時間とともに表わし、
前記除去するステップ（１２０）は、
前記第１情報から、活動電位（４７２，ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）の生成に寄与しないか、または活動電位を生成していない神経伝達物質小胞の発生（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６）を取り除くステップを含む、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項５】
神経伝達物質小胞の発生（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６）を取り除くステップは、特定の時間間隔における特定の有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）において放出された神経伝達物質小胞が、前記特定の有毛細胞に連結された神経線維（ＮＦ１，ＮＦ２，ＮＦ３，ＮＦ４，ＮＦ５，ＮＦ６，ＮＦｎ）において活動電位の生成に寄与しない、または特定の有毛細胞に連結された神経線維における活動電位を生成しない場合に、前記特定の有毛細胞に対する特定の前記時間間隔において放出された神経伝達物質小胞の数をゼロに設定するステップを含む、請求項４に記載の方法（１００）。
【請求項６】
前記除去するステップ（１２０）は、
活動電位（４７２，ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）の時間的に前の放出のための有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に対する神経伝達物質小胞の発生（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６）を取り除くことが、不応期において存在することを含む、請求項４または請求項５に記載の方法（１００）。
【請求項７】
前記除去するステップ（１２０）は、
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）に関連しない前記第１情報によって表わされた活動事象（１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６，１０５０，１０５２，１０５４，１０５６；ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）を決定するステップと、
前記活動パターンにおける前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を導き出すステップとを含み、前記クリアな情報は、トラジェクトリに関連しない活動事象を削除することによって前記第１情報から導き出される、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項８】
前記除去するステップ（１２０）は、
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）に関連する前記第１情報によって表わされた活動事象（１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６，１０５０，１０５２，１０５４，１０５６；ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）を決定するステップと、
前記活動パターンにおける前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を導き出すステップとを含み、前記クリアな情報は、トラジェクトリに関連している活動事象を削除することによって前記第１情報から導き出される、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項９】
前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））は、
複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に対する放出された神経伝達物質小胞の数の時間的移行（４１０，１０１０，１０１２，１０１４，１０１６）を表わし、前記複数の内有毛細胞の各内有毛細胞は、時間的移行を前記第１情報に割り当てる、請求項７または請求項８に記載の方法（１００）。
【請求項１０】
前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））は、
異なる内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に連結された複数の神経線維（ＮＦ１，ＮＦ２，ＮＦ３，ＮＦｎ）での複数の時間的な電圧の形状（１１２６）を表わし、前記複数の内有毛細胞の内有毛細胞は、関連付けられた神経線維における時間的な電圧の形状の前記第１情報に割り当てる、請求項７または請求項８に記載の方法（１００）。
【請求項１１】
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）は、
前記音声信号（１１２）における活動事象のために、複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での前記活動事象の発生を表わす、請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１２】
特定のトラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）は、
複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での複数の活動事象（１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０５０，１０５２，１０５４，１０５６；ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３）を構成し、
２次元のグラフ表示において、前記活動事象が、直線または曲線のトラジェクトリ近似に関連しており、
２次元のグラフ表示において、前記時間（ｔ）が、第１軸にプロットされ、有毛細胞の時間的移行に関連する指標（ｉ）が、第２軸にプロットされ、
前記活動事象が、前記２次元のグラフ表示において確認される、請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１３】
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０）に関連する前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））か、またはトラジェクトリに関連しないかによって表わされる前記活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）を前記決定するステップは、パターン認識の処理を含み、
前記パターン認識は、
前記活動パターンにおいて前記第１情報を受信するステップと、
２次元表示（１０２２，１３００，１４００）として、複数の有毛細胞に対して時間とともに前記活動パターンを読み取るステップであって、前記２次元表示の第１方向（ｘ）が前記時間（ｔ）を表わし、前記２次元表示の第２方向（ｙ）が前記有毛細胞の指標（ｉ）を表わし、そして２次元表示において含まれる前記情報が、前記時間の関数および前記内有毛細胞の指標として、活動事象の発生を表わしており、
所定の類似の尺度に関して、曲線形状が比較曲線形状に与えられる類似の少なくとも１つを提示する場合に、トラジェクトリとして前記２次元表示において前記曲線形状を確認するステップとを含む、請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１４】
前記パターン認識を処理するステップは、
第１時間または第１時間間隔における異なる内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）上の前記第１情報から情報を受信するステップと、
第１情報の２次元表示の第１行として、前記第１時間または前記第１時間間隔に対する前記情報を読み取るステップと、
第２時間または第２時間間隔における異なる内有毛細胞での活動事象上の前記第１情報から情報を受信するステップと、
前記第１情報の２次元表示の第２行として、前記第２時間または前記第２時間間隔に対する前記情報を読み取るステップとを含む、請求項１３に記載の方法（１００）。
【請求項１５】
前記２次元表示において曲線形状を確認するステップは、
前記２次元表示または前記２次元表示のカットオフを比較パターンと比較するステップを含む、請求項１３または請求項１４に記載の方法（１００）。
【請求項１６】
前記２次元表示において曲線形状を確認するステップは、
直線的または双曲線的にカーブする曲線形状を確認するステップを含む、請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項１７】
前記比較の曲線形状は、
直線的または双曲線的な曲線である、請求項１３ないし請求項１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
略直線が、変形された２次元表示において含まれる場合に、トラジェクトリとして前記２次元表示における曲線形状（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）を確認するステップは、決定するステップと同様に、時間とともに前記活動パターンの前記変形された２次元を得るために、段階的に前記２次元表示を変形するステップを含み、
前記変形された２次元表示において認識された略直線は、トラジェクトリとして確認される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
段階的に変形するステップは、２次元表示において含まれる曲線が、段階的な変形によって、前記段階的な方式において解決されるように起こる、請求項１８に記載の方法（１００）。
【請求項２０】
トラジェクトリとして２次元表示における曲線形状（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）を確認するステップは、
直線または曲線のグラフセグメントを認識するために構成されるハフ変換を前記２次元表示に適用するステップを含み、
トラジェクトリは、前記ハフ変換の結果に基づいて認識される、請求項１３ないし請求項１９のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２１】
トラジェクトリとして２次元表示（１２２０；１３００；１４００）において曲線形状（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）を確認するステップは、前記２次元表示を神経回路網に入力するステップを含み、
前記神経回路網は、前記２次元表示においてトラジェクトリを形成している曲線形状を認識するために構成される、請求項１３ないし請求項２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
活動事象がトラジェクトリに関連するか関連しないかを前記決定するステップは、トラジェクトリに関連している活動事象を決定するステップを含み、
トラジェクトリは、ともに関連し、および前記音声信号における前記同じ事象によって起こった活動事象の数が、所定の最小数よりも大きい場合でない限り認識されない、請求項７ないし請求項２１のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２３】
前記音声信号（１１２）における事象は、母音、子音、音またはクリック音の出だしを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
トラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）は、
聴覚モデルの基底膜（６２０）における進行波（６７０）を表わしている複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での複数の活動インパルス（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）によって形成される、請求項７ないし請求項２３のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２５】
トラジェクトリは、聴覚モデルの基底膜（６２０）における単一の進行波（６７０）によって複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）の刺激によって引き起こされる前記複数の内有毛細胞での活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）を含む、請求項７ないし請求項２４のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２６】
前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を導き出すステップは、前記第１情報におけるトラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）を認識するステップ、マークされなかった活動事象（１０４０，１０４６；ＡＰ７，ＡＰ１４）を削除するステップと同様に、前記トラジェクトリに関連している活動事象（１０２０，１０２２，１０２４，１０２６，１０５０，１０５４，１０５６；ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３）をマークするステップを含む、請求項７ないし請求項２５のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項２７】
前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を導き出すステップは、活動事象をマークするステップを含み、
認識されたトラジェクトリから活動イベントの前記距離が、所定の最大距離よりも少ない、請求項２６に記載の方法（１００）。
【請求項２８】
時間とともに前記活動パターンにおいて前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａ3（ｔ））を算出するステップ（１１０）は、
聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）での時間とともに前記活動パターンを算出するステップを含み、
前記内有毛細胞は、前記蝸牛に沿って異なる位置に配置される、請求項１ないし請求項２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記内有毛細胞は、
前記音声信号の中に含まれる異なる周波数での感度のピークを提示する、請求項１ないし請求項２８のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項３０】
前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））は、
神経伝達物質小胞の発生におけるクリアな情報であり、
前記クリアな情報を使用することは、前記クリアな情報を前記蝸牛インプラントに伝達するステップを含む、請求項１ないし請求項２９のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項３１】
前記クリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））は、
クリアな神経活動パターンであり、
前記クリアな情報を使用することは、前記クリアな情報を前記蝸牛インプラントに伝達するステップを含む、請求項１ないし請求項３０のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項３２】
コンピュータ・プログラムが、コンピュータ上で実行される際に、請求項１ないし請求項３１のいずれかに記載の方法が実行される、コンピュータ・プログラム。
【請求項３３】
音声信号に基づいて、蝸牛インプラントのための制御信号を生成する装置であって、
前記音声信号に基づいて生じた聴覚器官モデルの複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）において時間とともに第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））を算出する手段と、
特性パターンに関連する活動事象を削除することによって、または特性パターンに関連しない活動事象を削除することによって前記第１情報からクリアな情報（Ａ1,cl（ｔ），Ａ2,cl（ｔ），Ａn,cl（ｔ））を得るために、活動パターンにおいて特性パターンの認識に基づいた前記第１情報によって表わされた活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０；ＡＰ７，ＡＰ１４）を除去する手段と、
特性パターンの前記認識は、時間、および特性パターンとして前記内有毛細胞の指標とともに活動パターンの認識における線形の曲線を認識することを含み、
前記蝸牛インプラントのための制御信号として前記クリアな情報または前記クリアな情報から導き出された情報を使用するために構成された前記蝸牛インプラントを制御する手段とを含む、装置。
【請求項３４】
前記蝸牛インプラントを制御する前記手段は、
前記制御信号を前記蝸牛インプラントに伝送するように構成される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記蝸牛インプラントを制御する前記手段は、
前記制御信号とともに前記蝸牛インプラントの電極に伝えるように構成される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
トラジェクトリに関連しない前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａ3（ｔ））によって表わされた前記活動事象（１０３０，１０３２，１０３４，１０３６，１０４０，１０４６；４７２，ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４，ＡＰ５，ＡＰ６，ＡＰ７，ＡＰ８，ＡＰ９，ＡＰ１０，ＡＰ１１，ＡＰ１２，ＡＰ１３，ＡＰ１４）を決定する手段と、
前記第１情報において、トラジェクトリに関連しない活動事象を削除することによって、前記活動パターンにおいて前記クリアな情報を導き出す手段とを含む、請求項３３ないし請求項３５のいずれかに記載の装置。
【請求項３７】
前記第１情報は、
複数の内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に対する放出された神経伝達物質小胞の数の時間的移行（４１０，１０１０，１０１２，１０１４，１０１６）を表わし、前記複数の内有毛細胞の各内有毛細胞は、時間的移行を前記第１情報に割り当てる、請求項３３または請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａn（ｔ））は、
異なる内有毛細胞（ＩＨＣ１，ＩＨＣ２，ＩＨＣ３，ＩＨＣｎ）に連結された複数の神経線維での複数の時間的な電圧の形状（１１２６）を表わし、前記複数の内有毛細胞の各内有毛細胞は、関連付けられた神経線維における時間的な電圧の形状の前記第１情報に割り当てる、請求項３３ないし請求項３６に記載の装置。
【請求項３９】
トラジェクトリに関連しない前記第１情報（Ａ1（ｔ），Ａ2（ｔ），Ａ3（ｔ））によって表わされた前記活動事象を決定する手段（１５００；１７００；１８００）は、並行様式において、有毛細胞を割り当てられた各信号である並行信号（１５２０，１５２２，１５２４；１７２０，１７２０，１７２４）の形状の中の前記複数の有毛細胞において時間とともに前記活動パターンを受信するために構成された曲線認識手段を含み、各信号は、有毛細胞割り当てられ、異なる速さで次々に接続された複数の段階（１５１０，１５１２，１５１４；１７３０，１７３２，１７３４）を通じて前記信号を送るために割り当てられ、
少なくとも１つの所定の数の信号が所定の段階において同時に活性化されるときを認識する場合に、次々に接続された前記複数の段階の少なくとも１つの所定の段階が構成される閾値認識手段（１７７０，１７７２，１７７４）を含み、
前記所定の段階において少なくとも前記所定の数の同時に活性化される信号の前記存在が、前記活動パターンにおけるトラジェクトリ（１０２８，１０５８；１１３０，１１４０；１４１０，１４１２，１４１４，１４１６）の存在を含む、請求項３３ないし請求項３８のいずれかに記載の装置。
【請求項４０】
少なくとも１つの段階（１５１０，１５１２，１５１４；１７３０，１７３２，１７３４）は、前記段階を通じた転送において、多かれ少なかれ多数の信号を遅延するために構成される、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記除去する手段は、
前記活動パターンにおいてトラジェクトリの存在を含むように構成される並列ハフ変換を行う手段を含み、
トラジェクトリは、前記活動パターンにおいて特性パターンを形成する、請求項３３ないし請求項４０のいずれかに記載の装置。
【国際調査報告】
2009525792.tif 000026
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