调优在

五月的一个凉爽的晚上，在马萨诸塞州康科德的一个演出大厅里，调音乐队的声音弥漫在安静的街道上，小酒馆里有雕刻的木制招牌，古色古香的商店出售古董、美酒和手工奶酪。

在整个管弦乐队集合在舞台上之前——在一个历史悠久的谷仓里，谷仓的椽子上固定着克利格灯——一个未经训练的人仍然有可能从混乱的音乐中挑选出特定的乐器。但随着正式彩排的临近，越来越多的音乐家发出了一种更响亮、更难以分辨的杂音。最后，列车员走到他的岗位上，举起一只手示意“请安静！”

波士顿大学工程学院（ENG）生物医学工程教授芭芭拉•希恩-坎宁安（Barbara Shinn-Cunningham）也在突如其来的寂静中等待着。在她身边放着一支双簧管和一支英国圆号（想象一下长得太大的双簧管），她将在今晚康科德管弦乐团的“流行音乐”排练中演奏这两支乐器。

音乐不是希恩-坎宁安的爱好。早在她成为科学家之前，她就是个音乐家。她从钢琴转到双簧管，然后在初中加入了英国号。在高中的一段时间里，她考虑过把音乐作为职业，但她太喜欢科学和数学了，没有坚持到底。当她在澳门威尼斯人注册网站研究生院选择澳门威尼斯人注册网站研究重点时，她对音乐的热爱使她开始澳门威尼斯人注册网站研究听觉神经科学。

近30年来，希恩-坎宁安一直在澳门威尼斯人注册网站研究我们的大脑是如何理解声音的。她的实验室的澳门威尼斯人注册网站研究范围从听觉信号处理的精确算法延伸到认知的黑盒子，以及注意力的转移如何改变我们的大脑对日常遇到的各种声音进行分类的方式。

最近，她和她的同事们把重点放在了隐性听力损失上——许多听力“正常”的人在解读相互竞争、重叠的声音时遇到的麻烦，比如在拥挤的房间里的谈话。隐性听力损失可以在任何年龄的人身上发现，但在老年人中更为常见。事实上，婴儿潮一代的老龄化激发了澳门威尼斯人注册网站研究人员对隐性听力损失的浓厚兴趣，他们在过去十年中开始澳门威尼斯人注册网站研究这一问题。希恩-坎宁安称隐性听力损失是“我职业生涯中看到的听力澳门威尼斯人注册网站研究中最重要的发现”。

最终，她和她的实验室团队希望设计出一种新的助听器来缓解这个令人烦恼的问题。跨越认知心理学、神经科学和工程学来诊断和治疗隐性听力损失，这是一个雄心勃勃的议程，需要巨大的精力、巨大的好奇心和对合作的亲和力。了解希恩-坎宁安的人都说她非常适合这份工作。

音乐与数学的结合

希恩-坎宁安曾就读于布朗大学，主修电子工程和数学。在大学里，她遇到了罗布·坎宁安（Rob Cunningham），他是工程系的同学，也是电路设计课程的首席助教。

坎宁安说：“我当时正在招募其他助教，我找到了巴布。”“她拒绝了我。”

但后来，他约她出去，她接受了。他们在毕业一年后结婚，几年后有了两个儿子，现年21岁的尼克和19岁的威尔。

当希恩-坎宁安开始在麻省理工学院读澳门威尼斯人注册网站研究生时，她设想的职业是设计计算机。然而，在那里，她遇到了澳门威尼斯人注册网站研究听觉感知的工程师。她发现，像音乐这样的东西，她喜欢并在情感层面上与之联系，也可以从工程师的数学角度来理解，这是一个启示。

“我从来没有想过声音是一种可以定量澳门威尼斯人注册网站研究的信息，”她说。“声音是如何进入大脑的，大脑是如何理解所有这些信息的，这些信息最终会导致那些深刻的情绪反应？”

从你振动的鼓膜开始，迅速移动到你内耳的大约3万个神经纤维，你听到的每一个声音都是按频率分开的，然后由你的大脑分析和重新组合。即使当相互竞争的声音——谈话伙伴的声音、街道交通的声音、鸟鸣声——共享频率时，你的大脑也会以某种方式将它们区分开来。

希恩-坎宁安说：“它究竟是如何做到这一切的，这仍然是一个很大的谜团。”

“我对巴布的早期印象与后来的印象非常一致。她非常聪明，身上有一种正能量，”生物医学工程教授、听力澳门威尼斯人注册网站研究员史蒂夫·科尔伯恩（Steve Colburn）说。科尔伯恩是审核希恩-坎宁安在麻省理工学院硕士论文的委员会成员。“她似乎总是比很多人有更广阔的视野。”

具体来说，听觉的工程方法建立了精确的数学模型，描述声音信号是如何一个神经元一个神经元地被处理的。顺便说一句，科尔本就是这么做的。尽管希恩-坎宁安对探索这一观点感到兴奋，但她也热衷于澳门威尼斯人注册网站研究更为模糊的、自上而下的认知作用。

她解释说：“大脑从皮层一直反馈到脑干。”简而言之，听觉感知不是一条单行道。高阶大脑活动——尤其是注意力——会改变大脑在各个层面上处理声音信号的方式。

上世纪50年代，英国认知科学家科林·切里（Colin Cherry）证明了注意力在听力中的作用。在一系列实验中，切里要求被试重复耳机上同时播放的两个语音信息中的一个。当两个信息（由同一个声音发出）都能被两只耳朵听到时，人们在这项任务中会遇到麻烦。

相比之下，当一条信息传到每只耳朵时，听众没有问题，因为他们能够将注意力转移到一只耳朵或另一只耳朵上。这种能力的另一面是，在无人看管的耳朵里，几乎没有任何信息被记录下来——大多数人记不住“被拒绝”信息中的一个短语，也注意不到它何时包含了自己的名字，从英语切换到德语，或者倒放。

切里的发现被称为“鸡尾酒会效应”，它会让人想起在拥挤的派对或酒吧里，我们必须一个接一个地收听演讲者的讲话，否则就有可能错过大部分谈话内容。

鸡尾酒会效应是希恩-坎宁安澳门威尼斯人注册网站研究议程的核心，因为正是在注意力和听力之间的这种相互作用中，隐藏的听力损失才会显露出来。她和她的实验室团队正在弄清楚，在如此复杂的听力任务中，我们的大脑发生了什么——或者，更准确地说，在5%到15%的听力“正常”但仍告诉医生他们在拥挤、嘈杂的社交场合有问题的美国人中，是哪一部分的神经回路出现了故障？

目前的听力筛查无法测量这种常见的困难。这是因为这些测试只是基于我们大脑自下而上的能力来检测不同频率的音调。这就好像你的眼科医生只是问你是否能在视力表上看到任何东西，而不是确保你能清楚可靠地看到字母来区分它们。

虽然视觉澳门威尼斯人注册网站研究长期以来一直将认知纳入其中——学习、记忆和注意力与我们看到的和没有看到的有很大关系——但听觉澳门威尼斯人注册网站研究一直由工程师主导。

“工程师们喜欢能用方程式表达的解释。弗雷德里克·加伦是俄勒冈州波波市退伍军人医疗中心的一名神经科学家和听力澳门威尼斯人注册网站研究员，2003年至2006年期间，他在希恩-坎宁安身边做博士后，他说：“认知心理学更多的是盒子和箭头——这个东西输入那个东西，在某种程度上改变了它。”

他说：“Barb融合这两种方法的能力一直给我留下了深刻的印象。”“她是一名非常优秀的工程师，但如果她不能说出数学关系是什么，那么她可以看到认知是其中的一部分，如果我们要解决这个问题，就需要考虑到这一点。”

希恩-坎宁安每天都在处理拨款申请、合作者通信以及与澳门威尼斯人注册网站研究生和博士后澳门威尼斯人注册网站研究人员的会议。她办公室中央那块超大的白板上写满了在实验室会议上发表的有趣而随意的评论——我半小时前才开始思考这个问题；一开始，我觉得，“好吧，废话！“但现在废话的因素减少了。”

当实验室成员开始其他工作时，他们会通过电子邮件、明信片、婚礼照片和新生儿的照片保持联系。

“Barb喜欢了解你，”Adrian KC Lee说，他大约十年前在哈佛-麻省理工学院健康科学与技术项目的澳门威尼斯人注册网站研究生学习期间与Shinn-Cunningham一起工作。

“我做事很有条理。我已经为会议准备好了所有要点。但我们只谈了一个，她只是想谈谈一般的生活，”李说，她现在是华盛顿大学言语和听力科学副教授。“这曾经让我很沮丧。但我发现自己对我的学员也是这么做的。我现在明白了，重要的不仅仅是工作。生活很重要。巴布很擅长促进这种平衡。”

另一位前实验室成员维吉尼亚·贝斯特（Virginia Best）补充说：“她的思维比我认识的任何人都快。她总是比你先一步。她以把别人的话说完而闻名。”

据说，希恩-坎宁安的丈夫经常是结束语的受害者，他经常会改变他想说的话，只是为了得到最后一个词。他否认这是真的，但希恩-坎宁安笑着证实了这个故事。

“我对每个人都这么做。我试着解释这是同理心。我不觉得不耐烦。我感到热情，”她说。“但我认为，这些事情相互交织在一起，人们可能很难理解其中的细微差别。”

希恩-坎宁安的同事们确实欣赏她的热情，同事们称赞她是一个完美的团队合作者。

最近的一位合作者是海伦·塔格-弗拉斯伯格，她是波士顿大学艺术与科学学院的心理学教授，澳门威尼斯人注册网站研究很少或从不说话的自闭症儿童。塔格-弗拉斯伯格说，希恩-坎宁安不得不修改她的实验，以适应那些不能轻易沟通、难以集中精力完成任务、甚至一次坐着不动超过几分钟的孩子。

她说：“芭布想出了如何调整自己的工作，以适应我们正在澳门威尼斯人注册网站研究的孩子们的需求。”“与此同时，她从未在数据质量上妥协。”

在参观她的实验室时，希恩-坎宁安拿着一个由128个微小电极组成的神经网络，当澳门威尼斯人注册网站研究对象在隔音房间里戴着耳机听音调或单词时，这个神经网络可以紧贴在他们的头上。

这种被称为EEG（脑电图）的神经网络可以追踪大脑皮层和皮层下区域的活动，因为正在处理的声音会发生变化或被模糊。这些数据使澳门威尼斯人注册网站研究人员能够实时、全面地观察倾听的大脑，但希恩-坎宁安很快指出了它的局限性。

“我们可以（用脑电图）提取对不同声音的大反应，”她说，“但我们知道，我们正在测量的大脑部分是随着注意力而改变的，我们无法从头皮表面看到这些影响。”

换句话说，脑电图数据不能准确显示大脑内部发生了什么。尽管如此，这里的一大部分澳门威尼斯人注册网站研究都致力于寻找方法，利用简单听觉任务期间的脑电图反应来可靠地诊断隐性听力损失。

实验室团队也在深入澳门威尼斯人注册网站研究导致这种听力困难的因素。年龄似乎很明显，但数据显示并非如此。几年前，51岁的希恩-坎宁安（Shinn-Cunningham）注意到自己越来越难以忍受鸡尾酒会效应，于是她建议自己的澳门威尼斯人注册网站研究生多莉亚·拉格斯（Dorea Ruggles）对听力正常的年轻人（18岁至34岁）和中年人（35岁至55岁）做一项比较澳门威尼斯人注册网站研究。

Ruggles现在是明尼苏达大学的博士后澳门威尼斯人注册网站研究员，他发现总体而言，老年澳门威尼斯人注册网站研究对象的隐性听力损失略有增加。但与年轻人的差异相比，这种影响就显得微不足道了——有些人没有隐性听力损失的迹象，而另一些人则严重受损。为什么?

“我们生活在一个非常嘈杂的世界，”希恩-坎宁安说。基因可能在使人们或多或少容易患上隐性听力损失方面发挥作用，但她怀疑嘈杂的生活方式是一个关键的触发因素。

“我们无法真正测试人们一生中接触了多少噪音，”她承认。“但当我们做这些测试时，我们会问受试者一些问题，比如：你经常修剪草坪吗？你喜欢吵闹的音乐吗？而接触噪音最多的人往往是最差的听众。”

最后，该实验室正在澳门威尼斯人注册网站研究可能减轻隐性听力损失的创新助听器。在拥挤、嘈杂的社交场合，许多现有的助听器实际上会让事情变得更糟，因为它们只会让一切都变得更响，制造出一大片模糊的噪音。这是一种解决问题的工程方法，需要更多的东西。

虽然“定向助听器”可以更有选择性，只放大他们的目标，但希恩-坎宁安说，他们不太可能在很多社交场合帮助，因为谈话从一个人到另一个人的速度很快。

希恩-坎宁安的实验室想要专门针对隐性听力损失——为那些目前没有助听器或被诊断为听力障碍的人创造一种设备，这些人只是在嘈杂的环境中遇到了很多麻烦和尴尬。

她说：“如果我们了解隐性听力损失患者在大脑中获得的信号中缺失了什么，那么也许我们可以直接解决这个问题。”

希恩-坎宁安以知识产权为由不愿透露细节，但在2015年，她和哈佛医学院耳鼻喉科副教授莎伦·库贾瓦（Sharon Kujawa）获得了10万美元的转化澳门威尼斯人注册网站研究资金，用于开发这样一种设备。

“音乐的一个有趣之处在于，它是一种人造的鸡尾酒会效应。音乐家们试图混在一起，让你误以为他们是一回事，”希恩-坎宁安说。

“你一次只能专注于一个旋律，作曲家们知道这一点，”她说。“音乐会继续，长笛手开始吹一个音符，在那一刻，你突然意识到另一个旋律一直在进行。”

不像我们这些会在音乐中迷失自我的听众，音乐家们自己必须跟踪乐曲中的每个“声音”，这样他们才不会迷失自己的位置。

在康科德的管弦乐队排练中，指挥每隔几分钟就会发出警告和指示，让音乐家停下来，不断调整混音，以便在合适的时间把合适的声音带到听众的注意力上。

“你迟到了。你迟到了。你迟到了!你迟到了整整一个酒吧！他说。然后，“我们需要少一点弦乐器，多一点竖琴，再多一点钟琴。”

他们将像这样持续近三个小时，希恩-坎宁安将会游刃有脚。尽管她在生活中融入了所有的东西，但她并没有涉猎任何东西。多年来，这种方法已经影响到了与她一起工作的年轻科学家。

“每当机会出现时，我总会问，芭芭会怎么做？”加伦说。“通常情况下，答案是‘全身心投入’。”