意念控制助聽器,可放大特定聲音,幫助聽力障礙者應(yīng)對(duì)嘈雜的環(huán)境

科學(xué)家們已經(jīng)創(chuàng)造了一種讓佩戴者聽見特定聲音的意念控制助聽器，這款助聽器可以模仿大腦在背景對(duì)話中挑出并放大某一個(gè)聲音，這可以幫助聽力障礙者應(yīng)對(duì)嘈雜的環(huán)境。

現(xiàn)有的數(shù)字助聽器已經(jīng)可以有效地抑制背景噪聲，但是它們不能幫助佩戴者選擇放大他們想要聽到的聲音，只能同時(shí)放大所有的聲音，這一直是數(shù)字助聽器的研究難點(diǎn)。

解決雞尾酒效應(yīng)

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，哥倫比亞大學(xué)的Nima Mesgarani說：“處理聲音的大腦區(qū)域非常敏感和強(qiáng)大，它可以輕而易舉地放大某個(gè)聲音，但目前的助聽器還做不到。這會(huì)使助聽器佩戴者在嘈雜的社交場(chǎng)合中困難重重，難以加入聊天。

這被稱為“雞尾酒會(huì)效應(yīng)”，即人的一種聽力選擇能力，大腦可以將注意力集中在某一個(gè)人的談話而忽略背景中其他的對(duì)話或噪音。

多年來無數(shù)科學(xué)家試圖模仿大腦制造出一個(gè)言語識(shí)別的智能系統(tǒng)使其具有在嘈雜環(huán)境中識(shí)別目標(biāo)語句的功能。這一意念控制的助聽器將人工智能與監(jiān)控大腦聽力活動(dòng)的傳感器結(jié)合起來，似乎已經(jīng)解決了這個(gè)問題。

這種助聽器首先使用算法自動(dòng)分離多個(gè)說話者的聲音。然后，它將這些聲音與聽者的大腦活動(dòng)進(jìn)行比較。Mesgarani在之前的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于人的大腦活動(dòng)會(huì)緊密地跟蹤某個(gè)聲音的聲波，可以用于判斷人們正在關(guān)注誰。

該助聽器將每個(gè)說話者的音頻與助聽器佩戴者的腦電波進(jìn)行比較。對(duì)于聲音模式與聽者的腦電波最匹配的說話者，其聲音會(huì)被放大，這樣聽者就能毫不費(fèi)力地聽到他想聽的聲音。

新版本：追蹤注意力以識(shí)別聲音

科學(xué)家們?cè)?017年已經(jīng)開發(fā)出了一個(gè)早期版本，但它有一個(gè)很大的限制，就是必須經(jīng)過預(yù)先訓(xùn)練助聽器才能識(shí)別說話者的聲音。但這次，最新的設(shè)備已經(jīng)可以做到識(shí)別未聽過的聲音。

為了測(cè)試這款助聽器，該實(shí)驗(yàn)室招募了一些癲癇患者，這些患者因?yàn)樾枰瞿X部手術(shù)，醫(yī)生之前已經(jīng)在他們的大腦中植入了電極，以監(jiān)測(cè)癲癇發(fā)作時(shí)的腦部活動(dòng)。這樣，就可以在給患者們同時(shí)播放不同說話者的音頻時(shí)通過植入大腦的電極監(jiān)測(cè)其腦電波。

新版本的助聽器的算法可以追蹤患者的注意力。當(dāng)患者專注于聽某個(gè)談話者時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)放大其聲音，只需要幾秒鐘的執(zhí)行時(shí)間。而患者的注意力轉(zhuǎn)移到另一個(gè)談話者時(shí)，他的音量就會(huì)變大，原來專注的談話者的聲音的音量會(huì)隨之變小。不同聲音的音量變化反映了患者注意力的變換。

目前版本的助聽器需要直接植入大腦，因此還不適合大面積推廣。但該團(tuán)隊(duì)相信，未來五年內(nèi)可以生產(chǎn)出一種非植入式的助聽器，利用置于耳內(nèi)或頭皮下的電極來監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)。

Mesgarani提到，這種助聽器也可以像一副音頻版的“雙筒望遠(yuǎn)鏡”一樣，用來隱蔽地監(jiān)聽人們的談話，但這并不是制造者的初衷。

1.傳統(tǒng)的助聽器會(huì)同時(shí)放大所有說話者的聲音

2.研究顯示聽者的大腦活動(dòng)會(huì)緊密地跟蹤某個(gè)他們所關(guān)注的聲音的聲波

3.新的助聽器監(jiān)測(cè)聽者的腦電波，對(duì)于聲音模式與聽者的腦電波最匹配的說話者，以放大其聲音

下一步進(jìn)展值得期待

下一步將在有聽障人群中測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)。但現(xiàn)在面臨的問題是，對(duì)于那些部分失聰?shù)娜藖碚f，助聽器是否還能捕捉到其大腦活動(dòng)。

慈善機(jī)構(gòu)Action on Hearing Loss（之前稱RNID）的技術(shù)經(jīng)理Jesal Vishnuram說：“人們覺得使用困難的原因之一是他們通常在聽力受損后很久才開始使用助聽器，而他們的大腦可能已經(jīng)忘記了如何濾除噪音并專注于某個(gè)談話?！?/p>

這項(xiàng)研究的結(jié)果已經(jīng)在《Science Advances》雜志上發(fā)表。