Слуховий апарат керований мозком — фантастика чи реальність?

Новини

Зараз вчені працюють над створенням концепції нових слухових апаратів, які дозволять користувачеві зосереджуватися на конкретних голосах, що допоможе людям з порушеннями слуху краще справлятися з шумним середовищем.

Трішки теорії для тих хто вперше стикається з питаннями втрати слуху. Наш мозок — надзвичайно потужний інструмент обробки даних. Коли мова йде про обробку звуків то більшість із нас думає, що там все просто — вухо сприйняло звук, обробило і передало сигнал в мозок. Але фахівці галузі аудіології чудово розуміють складність слухової системи людини. А саме те, що мозок більшою мірою впливає, як на сприйняття звуків так і на їх обробку.

Саме мозок «відбирає» потрібні звуки із усього потоку і ми наче й не чуємо не потрібних нам звуків, а сприймаємо виключно той на якому в даний час зосередили увагу.

Це все не вимагає майже ніяких вольових затрат в здорової людини, але для людей, які використовують слухові апарати — це справжня проблема. Особливо важко з цим справляються люди із запущеною туговухістю, які тривалий час не зверталися за кваліфікованою допомогою. Їх мозок просто втратив цю здатність.

Зараз вчені працюють над створенням концепції нових слухових апаратів, які дозволять користувачеві зосереджуватися на конкретних голосах, що допоможе людям з порушеннями слуху краще справлятися з шумним середовищем.

Слуховий апарат імітує діяльність мозку

Пристрій імітує природну здатність мозку виділяти і підсилювати один голос на тлі розмови. До цього часу навіть найсучасніші слухові апарати не здатні цього робити. В них ефект досягається шляхом підсилення певних частот (індивідуальні налаштування), але це не дає можливості виділяти конкретні голоси із загального потоку.

Німа Месгарані (Nima Mesgarani), із Колумбійського університету (Нью-Йорк), сказав: «Область мозку, яка обробляє звук, надзвичайно чутлива і потужна. Він може посилити один голос над іншими, здавалося б, без зусиль, тоді як сьогоднішні слухові апарати все ще порівняно недолугі.

Це може серйозно перешкодити спроможності користувача долучатися до розмов, що в кінцевому результаті впливає на соціальну складову життя індивіда.

Вчені роками працюють над розв’язанням цієї проблеми, відомої як ефект коктейльної вечірки.
Нова розробка покликана розв’язавати цю проблему за допомогою комбінації штучного інтелекту та сенсорів, призначених для моніторингу активності мозку користувача.

Слуховий апарат спочатку використовує алгоритм для автоматичного відокремлення голосів отриманих від декількох динаміків. Потім він порівнює ці аудіодоріжки з мозковою активністю користувача. Попередня робота лабораторії Месгарані виявила, що можна визначити, на кого людина звертає увагу, оскільки їхня мозкова діяльність найтісніше відстежує звукові хвилі цього голосу.

Пристрій співставляє звук із кожного динаміка з мозковими хвилями людини, що носить слуховий апарат. Доповідач, чий голосовий малюнок максимально відповідає мовним хвилям слухача, посилюється над іншими, дозволяючи користувачу без зусиль налаштуватися на голос цієї людини.

Учені розробили більш ранню версію системи, ще в 2017 році, яка, хоч і була перспективною, проте мала головне обмеження. Для правильної роботи алгоритму вона мала «знати» голос співрозмовника, що вказує на попереднє навчання системи. З незнайомими голосами вона не працювала.

Революційний слуховий апарат імітує природну здатність мозку виявляти і підсилювати один голос серед інших

algoritm hearing aids

1. Звичайні слухові апарати одночасно посилюють усі звуки

2. Дослідження показують, що активність мозку слухачів найбільш точно відстежує звукові хвилі, на які вони звертають увагу

3. Новий слуховий апарат відстежує активність хвиль мозку користувача і посилює голос, який найбільш близький до його мозкової активності

Тестування технології

Для тестування пристрою були відібрані пацієнти з епілепсією, у яких вже був імплантований електрод для відстеження нападів, який їм вживляли перед запланованою операцією на мозку.

Для них одночасно відтворювали звук різних динаміків, а їхні мозкові хвилі контролювали за допомогою імплантованих електродів.

Алгоритм відстежував увагу пацієнтів, під час прослуховування доповідачів, які були не знайомі піддослідним. Коли пацієнт зосереджувався на одному голосі, система автоматично посилювала цей голос із затримкою всього в декілька секунд. Коли вони переносили увагу на інший голос, рівні гучності мінялися для відображення цієї зміни.

Версія слухового апарату, яка включала прямі імплантати в мозок, була б непридатною для основного використання. Але команда вважає, що протягом наступних п’яти років можна буде створити неінвазивну версію пристрою, яка б контролювала діяльність мозку за допомогою електродів, розміщених всередині вуха, або під шкірою голови.

Месгарані також сказав, що теоретично пристрій також може використовуватися як пара аудіо-біноклів, щоб приховано слухати розмови людей, хоча це і не планувалося при розробці.

Наступним кроком в роботі вчених буде тестування технології у людей з порушеннями слуху. Основне питання полягає в тому, чи буде так само легко підібрати діяльність мозку у слабочуючих людей. За словами Йесала Вішнурами (Jesal Vishnuram), менеджера з технологій благодійної акції «Про втрату слуху», одна з причин, чому люди вважають, що звичайні слухові апарати неприємні в шумному середовищі, полягає в тому, що їхній мозок не виконує фільтрації звуків, що робить його менш ефективним в порівняно із мозком здорової людини.

«Однією з причин, які негативно впливають на процес реабілітації слуху в пацієнтів є те, що вони часто чекають довгий час, перш ніж звернутися за допомогою і почати використовувати слухові апарати, а за цей час мозок забуває, як відфільтрувати шум і зосередитися на мові», сказала вона. «Це дійсно цікаве дослідження, і я хотіла б бачити їх реальний вплив на світ».

Результати опубліковані в журналі Science Advances.


Щоб першими отримувати свіжі новини, підпишіться на наш Telegram канал


Сподобався матеріал? Вподобайте та поділіться

Коментарі

Ще немає коментарів, будьте першим хто прокоментує!

Необхідно авторизуватися

Ви повинні увійти, щоб залишити коментар.

Ввійти
Вам також може бути цікаво...
Слуховий апарат керований мозком — фантастика чи реальність? /storage/posts/May2019/twIqPMl7D7Au9KrCJ5O6-main.jpg Зараз вчені працюють над створенням концепції нових слухових апаратів, які дозволять користувачеві зосереджуватися на конкретних голосах, що допоможе людям з порушеннями слуху краще справлятися з шумним середовищем. 2019-05-17 14:31:44 https://medacustika.com.ua/uk/blog/novosti/sluhovoj-apparat-upravlyaemyj-mozgom Medicine
Медакустика
/svg/logo.png
Замовити дзвінок
Записатися на прийом

Підписатися на новини

Залиште адресу електронної скриньки і будьте в курсі новин зі світу слуху та аудіології!