Здорова завитка (кохлея) — це тонотопічна мапа: базальний край резонує на високі частоти, апікальний — на низькі, за формулою Грінвуда. Кожна ділянка базилярної мембрани збуджується вузько і чітко — саме тому вухо розрізняє близькі тони.
f(x) = 165.4 · (10^(2.1·x) − 1) // x ∈ [0,1] — місце вздовж завитки
E_natural(x) = Σ exp(−(x−place(fᵢ))² / 2σ_nat²) // вузький, гострий пік
Кохлеарний імплант замінює це дискретним масивом із N електродів: кожен електрод стимулює найближчу ділянку слухового нерва, а сусідні контакти «розмиваються» через поширення струму в перилімфі — чим більше каналів і менше поширення, тим точніше передається спектр.
a_i = Σ exp(−(xᵢ−place(fᵢ))² / 2σ_e²) // активація електрода i
E_CI(x) = Σ_i a_i · exp(−(x−xᵢ)² / 2·spread²) // розмита апроксимація
- Число каналів — реальні імпланти мають 12–22 електроди проти ≈3500 внутрішніх волоскових клітин природної завитки; менше каналів = грубіша карта частот.
- Поширення струму — сусідні електроди перекривають одна одну, розмиваючи пік збудження й «зливаючи» близькі частоти в один канал.
- Глибина введення — масив рідко досягає апікального (низькочастотного) кінця, тому найнижчі частоти систематично зсуваються до найближчого електрода.
Практичний наслідок: саме ці три параметри пояснюють, чому мова в тиші розпізнається кохлеарними імплантами добре, а музика та мова в шумі — значно гірше, ніж природним слухом.