Aparat słuchowy z kontrolą kognitywną Prawie 7 % Europejczyków niedosłyszy. Dostępne obecnie aparaty słuchowe poprawiają czułość słuchu, ale nie są w stanie wyodrębnić słabego dźwięku z gąszczu odgłosów, co jest podstawą skutecznej komunikacji społecznej. Zdrowie © Pixsooz, Shutterstock Zdrowy narząd słuchu wykazuje unikalną zdolność do wychwytywania słabych sygnałów dźwiękowych w hałaśliwym środowisku. Z wiekiem jednak traci tę umiejętność. Aby poprawić stosunek sygnału do hałasu w standardowych aparatach słuchowych, można wykorzystać wiele opracowanych niedawno technologii. Jednak nie ma prostego sposobu, aby ukierunkować te urządzenia na przetwarzanie dźwięków, które interesują użytkownika. Zamiana sygnałów mózgowych na formę kontroli akustycznej Z problemem tym zmierzył się finansowany przez UE projekt COCOHA, w ramach którego zaproponowano czerpanie sygnałów kontrolnych wprost z mózgu. Mówiąc dokładniej, naukowcy pozyskali sygnały mózgowe z elektroencefalogramu (EEG) na potrzeby kontrolowania urządzenia do analizy akustycznej. „Chcieliśmy dopasować sygnały intencyjne odebrane przez elektrody EEG na głowie lub w uchu do źródeł akustycznych ze środowiska”, wyjaśnia koordynator projektu, dr Alain de Cheveigné. W projekt COCOHA zaangażowany był multidyscyplinarny zespół tworzony przez naukowców z dziedziny badań podstawowych oraz partnerów z ramienia przemysłu z całej Europy. Zadaniem tego zespołu było pokonanie wielu wyzwań natury metodologicznej i technologicznej, związanych z kontrolą kognitywną i przetwarzaniem akustycznym. Sygnały mózgowe charakteryzują się dużym szumem elektrodowym tła, a także występowaniem artefaktów związanych z ruchem i aktywnością mięśni, co utrudnia interpretację wyników. Rozwiązanie COCOHA zawiera akustyczny front end, który dostarcza czyste strumienie źródłowe ze środowiska. Kontrolowany kognitywnie back end dekoduje intencję użytkownika, dostarczając sygnału kontrolnego wykorzystywanego do sterowania przetwarzaniem akustycznym w kierunku źródła, którym zainteresowany jest użytkownik. Badacze przeprowadzili doświadczenia behawioralne i wykorzystujące EEG z udziałem zdrowych osób, aby lepiej zrozumieć procesy rządzące kierowaniem uwagi na określone bodźce słuchowe. Zdrowe osoby usłyszały mieszankę dwóch głosów, a następnie zostały poproszone do poświęcenia uwagi jednemu bądź drugiemu. Naukowcy usiłowali w tym czasie dopasować sygnały EEG do określonego głosu. Jak opisuje w skrócie dr de Cheveigné: „Dało nam to pewne wskazówki w odniesieniu do tego, jak mózg przetwarza poszczególne dźwięki, a także dostarczyło wskazówek odnośnie metod dekodowania takich sygnałów”. W oparciu o te dane badacze opracowali algorytmy i metody obliczeniowe na potrzeby dekodowania sygnałów płynących z mózgu w sygnały odpowiedzialne za kontrolę. Przyszłość aparatów słuchowych z kontrolą kognitywną „Niewątpliwie, lepsze zrozumienie procesów sterujących uwagą oraz metod łagodzenia skutków upośledzenia słuchu to najważniejsze osiągnięcia projektu COCOHA”, twierdzi dr de Cheveigné. W ramach projektu wykazano, że sygnały mózgowe mogą zostać przekonwertowane w czasie rzeczywistym i wykorzystane na potrzeby sterowania w aparatach słuchowych, czego wcześniej nie udało się dokonać. Ponadto, zespół projektu zbadał kwestię wykorzystania spojrzenia jako uzupełniającej metody kontroli aparatu słuchowego. Podczas trwania projektu powstało kilka prototypów, aby przetestować przetwarzanie akustyczne przy pomocy bezprzewodowej sieci mikrofonów, sygnałów zmierzonych w kanale usznym oraz sygnałów pozyskanych w toku pupilometrii i EEG. Jednak na tym etapie rozwiązanie proponowane przez projekt nie jest wystarczająco szybkie i ergonomiczne, dlatego nie można go zintegrować z produktami komercyjnymi. Badacze są przekonani, że mogą znacząco poprawić wydajność aparatu słuchowego COCOHA, rozwijając dalej metodologię dekodowania sygnałów mózgowych i przeformułowując metodologię przetwarzania sygnałów akustycznych. Zważywszy na to, że uszkodzenia słuchu mogą obniżać jakość życia, prowadzić do wykluczenia społecznego i podnosić koszty ponoszone przez społeczeństwo, zaoferowanie osobom niedosłyszącym możliwości wyłapywania poszczególnych dźwięków w hałaśliwym środowisku da im możliwość komunikowania się w sposób naturalny. Słowa kluczowe COCOHA, akustyczne, aparat słuchowy, kontrola kognitywna, sygnał mózgowy, EEG
