听觉是人的主要知觉。听觉系统的信号处理机制，既是重要的科学课题，也是听力康复、语音信号处理等相关应用领域急需回答的关键问题。然而，由于听觉信息处理的复杂性，听觉机制是诸知觉中最不清楚的。 声音信号在听觉神经系统中被转换成点序列发放信号传输和处理。基于诺贝尔奖获得者VonBeksy的研究，现有听觉理论认为听神经中的脉冲发放信号通过发放率传递信息，通过不同神经通道传递频率信息。但是，现有理论不能解释一些新的现象，基于现有理论的应用也面临困难。科学家们曾猜测，听神经发放通过时序表达信息，却一直难以进一步证实。 本研究从点序列时序信号的神经非线性处理机制入手，通过理论、心理物理实验、生理实验发现和证实了听神经发放时序在听觉信息表达中的重要作用，以及由发放时序表达的信号的神经非线性处理具有的不同于传统线性信息处理论的抗噪声，甚至运用噪声增强信号的能力，和噪声透过神经发放时序信号表达与非线性处理机制在听觉信息处理中重要的积极作用。 首先通过现有生理实验结果，建立反映听神经发放时序特征的听神经发放随机非线性动力学模型，为理论分析与相关应用打下基础。 在此基础上，发现和论证了神经随机点序列信号非线性处理不同于传统线性信息处理理论的特征：输出信号的信噪比在一定范围内会随输入噪声强度的增加而增加。并进一步阐述上述随机点序列神经非线性处理特征的神经生物学意义，预期了听觉随机共振。为神经发放时序编码机制的论证，相关生理、心理物理现象的解释，独特的点序列信号处理方式与应用等提供了理论依据。 通过心理物理实验研究，发现听觉的纯音感受阈限可随外加噪声而降低，听觉对微弱纯音的检测能力亦能通过增加噪声而增强。进一步通过生理实验发现，外加噪声能使听神经发放的锁相程度增强。为听觉外周神经时序编码机制提供了直接证据。 最后，通过心理物理实验证实：噪声信号增强的非线性效应不仅发生在听神经外周信号处理中，也发生在神经中枢的信号处理中。 本研究所揭示的噪声在听觉神经非线性信号处理中的作用，在生理、感知、心理等过程中具有普遍意义。关于神经系统点序列信号的非线性处理特征的揭示，提供了一种具有普遍意义的新信号处理方式。可用于弱信号处理，也可在此基础上发展既不同于模拟信号，也不同于数字信号的点序列信号处理方法。 本研究对听觉机制的新认知，提供了运用听觉时序机制改善电子耳蜗听力康复效果、探索更为有效语音识别方法的新途径(已相应得到两项国家自然科学基金支持)。