Νέο σύστημα ακοής «ακολουθεί» ό,τι επιλέγει ο εγκέφαλος – Τι θα αλλάξει με τα ακουστικά βαρηκοΐας

Ένα από τα πιο δυσεπίλυτα προβλήματα στην απώλεια ακοής δεν είναι η ένταση, αλλά ο διαχωρισμός των φωνών στον χώρο.

Σε ένα θορυβώδες εστιατόριο, μια οικογενειακή συγκέντρωση ή σε ένα πολύβουο εργασιακό περιβάλλον, πολλά άτομα με ακουστικά βαρηκοΐας μπορούν να ακούσουν κάθε ήχο μεν, αλλά εξακολουθούν να δυσκολεύονται να ακολουθήσουν την μία φωνή που πραγματικά θέλουν.

Μια νέα μελέτη στο Nature Neuroscience παρουσιάζει ένα πρωτότυπο σύστημα ακοής, σχεδιασμένο για να λύσει ακριβώς αυτό το πρόβλημα: ανιχνεύει σε ποιον ομιλητή εστιάζει ο εγκέφαλος του βαρήκοου ακροατή και ενισχύει αυτήν τη φωνή σε πραγματικό χρόνο.

Τι κατασκεύασαν οι ερευνητές

Το σύστημα χρησιμοποιεί μια τεχνολογία, που ονομάζεται αποκωδικοποίηση ακουστικής προσοχής. Αντί να βασίζεται μόνο σε εξωτερικά μικρόφωνα, «διαβάζει» την εγκεφαλική δραστηριότητα που συνδέεται με τη φωνή, στην οποία δίνει προσοχή ο χρήστης.

Στην μικρή μελέτη, τέσσερα άτομα που είχαν ήδη εμφυτευμένα ηλεκτρόδια στον εγκέφαλό τους για παρακολούθηση της επιληψίας, άκουσαν δύο επικαλυπτόμενες συνομιλίες. Το σύστημα ανέλυσε τα νευρικά τους σήματα, εντόπισε ποια συνομιλία ταίριαζε με την προσοχή τους και στη συνέχεια άλλαξε το μείγμα ήχου: η φωνή που πραγματικά παρακολουθούσε ο χρήστης γινόταν πιο δυνατή, ενώ η άλλη φωνή μειώθηκε σε ένταση.

Αυτό έχει σημασία επειδή αναβαθμίζει την ιδέα από τη θεωρία σε ένα λειτουργικό πρωτότυπο. Σε όλα τα πειράματα, το σύστημα βελτίωσε την κατανόηση της ομιλίας, μείωσε την προσπάθεια ακρόασης και προτιμήθηκε από τους συμμετέχοντες σε σχέση με την αρχική κατάσταση ακρόασης.

Γιατί τα τυπικά ακουστικά βαρηκοΐας έχουν ελλείψεις σε πολύβουο περιβάλλον

Τα σύγχρονα ακουστικά βαρηκοΐας μπορούν να βοηθήσουν πάρα πολύ, αλλά τα θορυβώδη περιβάλλοντα πολλαπλών ηχητικών ερεθισμάτων παραμένουν μπελάς για τους χρήστες. Τα ακουστικά μπορεί να μειώσουν τον θόρυβο υποβάθρου, να χρησιμοποιήσουν κατευθυντικά μικρόφωνα και να βελτιώσουν την ομιλία, αλλά εξακολουθούν να μην μπορούν να αναγνωρίζουν με αξιοπιστία ποιο άτομο θέλει πραγματικά να ακούσει ο χρήστης.

Αυτή είναι η βασική διαφορά σε αυτή τη νέα προσέγγιση. Αντί να μαντεύει με βάση το πού κοιτάζει κάποιος ή από πού προέρχεται ο ήχος, το σύστημα χρησιμοποιεί το σήμα προσοχής/εστίασης του εγκεφάλου.

Με άλλα λόγια, προσπαθεί να ακολουθήσει την πρόθεση του χρήστη, όχι μόνο τον πιο δυνατό ή πλησιέστερο ήχο.

Πώς γνωρίζει το σύστημα ποια φωνή παρακολουθεί ο χρήστης;

Όταν ένα άτομο εστιάζει σε έναν ομιλητή, ο ακουστικός φλοιός στον εγκέφαλο παρακολουθεί τα χαρακτηριστικά αυτής της ομιλίας πιο έντονα από άλλες ομιλίες τριγύρω, τις οποίες και υποβαθμίζει. Το σύστημα συγκρίνει τα μοτίβα στην εγκεφαλική δραστηριότητα με τα ηχητικά μοτίβα αυτών των δευτερευόντων φωνών.

Εάν το σήμα του εγκεφάλου ταιριάζει περισσότερο με τον ομιλητή Α από τον ομιλητή Β, το σύστημα αντιμετωπίζει τον ομιλητή Α ως τον βασικό ομιλητή ενδιαφέροντος και προσαρμόζει υπέρ του την ισορροπία ήχου.

Η μελέτη έδειξε επίσης ότι το σύστημα θα μπορούσε να ακολουθήσει τόσο τις αλλαγές προσοχής που δίνονται κατόπιν εντολής όσο και τις αυτοεπιλεγόμενες μετατοπίσεις, κάτι που είναι σημαντικό επειδή οι πραγματικές συνομιλίες είναι δυναμικές. Οι άνθρωποι μετατοπίζουν φυσικά την προσοχή τους από τον έναν ομιλητή στον άλλο.

Πώς θα μπορούσε αυτό να βοηθήσει άτομα με προβλήματα ακοής;

Για άτομα με προβλήματα ακοής, το μεγαλύτερο πιθανό όφελος είναι η καλύτερη απόδοση ομιλίας σε πολύβουο περιβάλλον. Αντί να κάνει τα πάντα πιο δυνατά, μια μελλοντική συσκευή ακοής θα μπορούσε να ενισχύσει επιλεκτικά τη συζήτηση/φωνή που παρακολουθεί νοερά ο χρήστης.

Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει με:

• την κατανόηση της ομιλίας σε εστιατόρια ή σε ομαδικές συνομιλίες
• την μείωση της κόπωσης από την ακρόαση
• τη βελτίωση της αυτοπεποίθησης σε κοινωνικά περιβάλλοντα
• την πιο φυσική και λιγότερο συντριπτική αίσθηση των ακουστικών βαρηκοΐας

την υποστήριξη των χρηστών να παρακολουθούν συνομιλίες χωρίς να προσαρμόζουν συνεχώς τις ρυθμίσεις στο ακουστικό τους

Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα πολύτιμο για άτομα που τεχνικά «ακούν» ήχους μέσω ακουστικών βαρηκοΐας, αλλά εξακολουθούν να μην μπορούν να διαχωρίσουν τις φωνές καθαρά στην πραγματική ζωή.

Γιατί η τεχνολογία δεν είναι ακόμα έτοιμη για τα κανονικά ακουστικά βαρηκοΐας

Η μελέτη είναι πολλά υποσχόμενη, αλλά βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο έρευνας. Το σύστημα χρησιμοποιούσε ηλεκτρόδια τοποθετημένα μέσα στο κρανίο για ιατρική παρακολούθηση. Αυτό δεν είναι πρακτικό ή αποδεκτό για τους καθημερινούς χρήστες ακουστικών βαρηκοΐας.

Οι συμμετέχοντες επίσης δεν ήταν ένας τυπικός πληθυσμός ατόμων με ακουστικά βαρηκοΐας. Ήταν νευροχειρουργικοί ασθενείς με εμφυτευμένα ηλεκτρόδια και η μελέτη περιελάμβανε μόνο τέσσερα άτομα.

Η επόμενη πρόκληση είναι εάν παρόμοια σήματα προσοχής μπορούν να καταγραφούν αξιόπιστα με λιγότερο επεμβατικά εργαλεία, όπως «σκουφί» για ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG) φορετό στο κεφάλι, αισθητήρες γύρω από το αυτί κ.α. Το σύστημα πρέπει επίσης να γίνει ταχύτερο, μικρότερο, σταθερό στον πραγματικό θόρυβο και ασφαλές για καθημερινή χρήση.

Συχνές Ερωτήσεις

Θα μπορούσε αυτό να λειτουργήσει χωρίς χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο;

Αυτός είναι ο στόχος, αλλά δεν έχει ακόμη αποδειχθεί στο ίδιο επίπεδο απόδοσης. Οι μελλοντικές εκδόσεις θα χρειαστούν αξιόπιστους μη επεμβατικούς ή ελάχιστα επεμβατικούς αισθητήρες.

Θα αντικαθιστούσε αυτό τα κανονικά ακουστικά βαρηκοΐας;

Όχι. Πιθανότατα θα γινόταν ένα πρόσθετο επίπεδο ελέγχου, που θα βοηθούσε τα ακουστικά βαρηκοΐας να «αποφασίζουν» σε ποια πηγή ήχου θα δώσουν έμφαση.

Μπορούν τα τρέχοντα ακουστικά βαρηκοΐας με τεχνητή νοημοσύνη να το κάνουν ήδη αυτό;

Μερικά μπορούν να μειώσουν τον θόρυβο και να βελτιώσουν την ομιλία, αλλά δεν διαβάζουν πραγματικά την εστίαση του εγκεφάλου του ακροατή. Αυτό είναι που κάνει αυτήν την έρευνα διαφορετική.

Θα μπορούσε να βοηθήσει και άτομα χωρίς απώλεια ακοής;

Πιθανώς, αλλά η μεγαλύτερη ανάγκη είναι μεταξύ των ανθρώπων, που ήδη δυσκολεύονται να κατανοήσουν την ομιλία σε θορυβώδη περιβάλλοντα, ειδικά οι χρήστες ακουστικών βαρηκοΐας.

Συμπέρασμα

Νέο σύστημα ακοής που ελέγχεται από τον εγκέφαλο δείχνει το πώς τα μελλοντικά ακουστικά βαρηκοΐας θα μπορούσαν να γίνουν πιο εξατομικευμένα: όχι μόνο πιο δυνατά, αλλά και πιο έξυπνα σχετικά με αυτό που θέλει να ακούσει ο χρήστης.

Προς το παρόν, η τεχνολογία παραμένει πειραματική και απέχει πολύ από τη συνηθισμένη κλινική χρήση. Αλλά η θεωρία αποδείχτηκε. Εάν οι ερευνητές μπορούν να μετατρέψουν την αποκωδικοποίηση προσοχής που βασίζεται στον εγκέφαλο σε πρακτικές, μη επεμβατικές συσκευές, θα μπορούσε να αλλάξει ένα από τα πιο δυσεπίλυτα προβλήματα στην απώλεια ακοής: να ακούει κανείς τα πάντα, αλλά να χάνει τη φωνή που έχει σημασία.

Πηγές:
scienceblog.com
sci.news
neurosciencenews.com
eurekalert.org