耳蜗神经的奈奎斯特频率是否对人类听力施加了基本限制？

不。

快速浏览人类听觉系统：

1. 外耳（耳廓、耳道）在空间上“编码”声音的入射方向，并将声压集中到
2. 耳鼓，将声音转化为物理运动，即机械能
3. 中耳（听小骨）是一个机械变压器（内置一些保护性限制），其阻抗匹配空气加载的耳鼓与液体加载的椭圆形窗口。
4. 耳蜗（内耳）。振动在基底膜上激发弯曲波。膜高度共振并将频率转码到位置：对于任何给定的频率，共振峰的位置都在不同的位置。高频摆动非常接近椭圆形窗口，低频摆动接近它的末端。该议案由
5. 耳蜗神经元，将其所在位置的兴奋强度传输到大脑。大约 20% 的神经元是传出的（从大脑中出来），用于通过反馈回路主动调整共振（如果调整不当会导致耳鸣）

因此，从本质上讲，基底膜执行某种机械傅里叶变换。神经元的频率选择性不是由发射模式决定的，而是由它们的位置决定的。基底膜开头的神经元对高频敏感，末端的神经元检测低频。但它们或多或少是相同类型的神经元。

奈奎斯特准则根本没有发挥作用，因为没有神经元试图拾取原始时域波形。无论如何都做不到：人类神经元的最大放电率低于 1000 Hz，而平均放电率则远低于此值。耳蜗神经元的放电率代表“特定频率的强度”，其中该频率由该特定神经元的位置决定。

因此，您可以将其视为短期傅立叶变换。您获得的不是单个时域信号，而是一个并行的频域信号流，其中每个单独的信号具有低得多的带宽。

耳蜗植入物基本上在内部进行短期傅立叶变换，然后将每个频率范围的输出连接到耳蜗神经中的“匹配”神经元。从理论上讲，您可以使用可以实际接收和处理更高频率并简单地将它们路由到现有神经元的植入物来创建“>20 kHz”听力，即您可以将 40 kHz 活动馈送到 10 kHz 神经元。人类在暴露于 40 kHz 时会有一种感觉，但尚不清楚他们能用它做什么：他们将“重新学习”如何听到。除了高度可疑的实际和道德问题外，它可能没有用处。为了达到 40 kHz，您必须提供一些其他频率，并且进化可能选择了当前的“正常”

听觉系统在频域编码声音，即听觉神经纤维的激活水平代表分配给该特定纤维的频带中的幅度或能量。耳朵本身进行从时域到频域的转换。

如果您以某种方式将耳朵本身修改为对更高频率敏感，那么输出轴突将不会有任何问题，因为频率信息是在选择轴突时编码的，而不是在其发射率中。修改一个有功能的耳朵通常是不受欢迎的，但如果耳朵没有功能，那就完全没戏了。例如，如果人工耳蜗具有更宽的输入带宽并将这个更宽的频率范围映射到现有的轴突，它可以为您提供不错的回声定位能力。使用产生短声脉冲的合适（甚至是纯机械）答题器，您可以用耳朵“看到”。即使没有这些辅助工具，人类也有一些基本的回声定位能力——当然，它需要练习才能使用它。扩大耳朵的功能带宽可以提高空间分辨率。