听力丧失的持久难题之一是人确定声音起源的能力下降，这是一个重要的生存能力，可以使动物(从蜥蜴到人)准确定位危险，猎物和小组成员的位置。在近代，通过使用“查找我的设备”应用程序查找丢失的手机，只是发现它已滑入沙发枕头下，这取决于到达耳朵的铃声的微小差异。

与其他感官知觉不同，例如感觉雨滴落在皮肤上的感觉或能够区分钢琴高音与低音的感觉，必须计算声音的方向。大脑通过处理两只耳朵的到达时间差(即耳间时间差(ITD))来估计它们。生物医学工程师之间的长期共识是，人类以类似于空间图或指南针的方案定位声音，神经元从左向右排列，当被给定角度的声音(例如，从左向左30度)激活时会单独发射头部的中心。

但是在一项新的研究中，NJIT语音与听力实验室神经工程总监Antje Ihlefeld提出了一种基于更具动态性的神经代码的不同模型。她说，这一发现提供了新的希望，即工程师有一天可能会设计出助听器，以纠正这种缺陷。如今，助听器现在在恢复声音方向方面非常差。

“如果大脑中的静态图退化并且无法修复，那将是一个艰巨的障碍。这意味着人们可能无法“重新学习”本地化的声音。但是，如果这种感知能力是基于动态神经代码的，那么它将给我们带来更多重新训练人们的大脑的希望。” Ihlefeld指出。“我们将对助听器和人工耳蜗进行编程，不仅是为了补偿个人的听力损失，而且还要根据该人适应设备上的提示的适应程度而定。这对于具有背景声音的情况尤为重要，在这种情况下，目前尚无助听器可以恢复选择目标声音的能力。我们知道，提供提示以恢复声音指向确实会有所帮助。”

导致她得出这个结论的是学术研究工作的旅程，该旅程始于与纽约大学的一位著名神经生理学家罗伯特·沙普利(Robert Shapley)的对话，他谈到了人类双眼深度感知的特殊性–确定视觉物体有多远的能力–这还取决于计算比较两只眼睛接收到的输入。Shapley指出，相对于高对比度的刺激，这些距离估计对于低对比度刺激(较难于与周围环境区分的图像)在系统上不那么准确。

Ihlefeld和Shapley想知道相同的神经原理是否适用于声音定位：柔和的声音是否比响亮的声音更不准确。但这与流行的空间地图理论(称为Jeffress模型)背道而驰，该理论认为，所有音量的声音都以相同的方式处理-因此被感知。生理学家认为哺乳动物依赖于更具动态性的神经模型，长期以来一直不同意这种观点。他们认为，哺乳动物神经元倾向于根据定向信号以不同的速率发射，然后大脑会比较各组神经元的这些速率，以动态建立声音环境图。

“证明或反驳这些理论的挑战在于，由于相关的神经元位于人脑干中，因此我们无法直接看待这些感知的神经代码，因此我们无法获得它们的高分辨率图像，” Ihlefeld说。“但是我们有预感，这两种模型将以非常低的音量给出不同的声音位置预测。”

他们在文献中搜索了证据，并发现只有两篇论文以这些低声从神经组织中记录下来。一项研究是在仓中进行的;该物种被认为是基于杰弗瑞斯模型的，是基于鸟类大脑组织中的高分辨率记录而进行的;另一项研究是在哺乳动物恒河猴中，这是一种被认为利用动态速率的动物。编码。然后，他们仔细地重建了这些古老研究中记录的神经元的放电特性，并利用它们的重建来估计声音方向与ITD和音量的关系。

“我们期望对于谷仓猫头鹰数据来说，声源到底有多大无关紧要-无论声音大小如何，预测的声音方向都应该是准确的-我们能够确认这一点。但是，我们从猴子数据中发现，预测的声音方向取决于ITD和音量。”她说。“然后，我们在人类文献中搜索了关于感知的声音方向与ITD的关系的研究，该研究也被认为不依赖于音量，但是令人惊讶的是，没有证据支持这种长期存在的信念。”

Ihlefeld和她的研究生，尼玛·阿拉玛兹(Nima Alamatsaz)，然后在新泽西理工大学校园招募志愿者，使用声音测试音量如何影响人们认为声音出现的地方，以检验他们的假设。

“我们用专门的校准设备建造了一个非常安静，隔音的房间，使我们能够向志愿者展示高精度的声音，并记录他们感觉到声音的来源。毫无疑问，人们会误以为柔和的声音。” Alamatsaz指出。