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Cognitive Control of a Hearing Aid

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Hörgerät mit kognitiver Steuerung

Fast 7 % aller europäischen Bürger sind von Hörverlust betroffen. Und obwohl herkömmliche Hörgeräte das Hörvermögen zwar verbessern, können sie immer noch keine einzelnen leisen Stimmen aus einem Stimmengewirr herausfiltern – Voraussetzung für eine gute soziale Kommunikation.

Gesundheit

Gesunde Ohren sind auf erstaunliche Weise in der Lage, leise Geräusche aus lauter Umgebung herauszuhören, was mit zunehmendem Alter jedoch nachlässt. Nun stehen seit kurzem Technologien zur Verfügung, die das Signal-Rausch-Verhältnis von Standardhörgeräten verbessern, allerdings können die Geräte nicht genau auf Geräusche ausgerichtet werden, auf die sich der Nutzer speziell konzentrieren will. Gehirnsignale für eine akustische Steuerung Das EU-finanzierte Projekt COCOHA suchte daher nach einer Lösung, um Steuersignale direkt aus dem Gehirn abzuleiten. Insbesondere sollten mit Gehirnsignalen aus einem EEG (Elektroenzephalogramm) die Hardwarekomponenten für die akustische Analyse gesteuert werden. „Unser Plan war, Intentionssignale, die von EEG-Elektroden auf der Kopfhaut oder dem Gehörgang stammen, mit akustischen Quellen aus der Umgebung abzugleichen“, erklärt Projektkoordinator Dr. Alain de Cheveigné. COCOHA brachte Grundlagenforscher und Industriepartner aus ganz Europa in einem multidisziplinären Team zusammen, um mehrere methodische und technologische Probleme im Zusammenhang mit kognitiver Steuerung und akustischer Verarbeitung zu lösen. Bei Gehirnsignalen ist immer mit hohem Hintergrundrauschen durch die Elektroden sowie Bewegungs- und Muskelartefakten zu rechnen, die die Interpretation erschweren. COCOHA arbeitet daher mit einem akustischen Frontend-Gerät, das eindeutige Quellen aus der Umgebung definiert. Das kognitiv gesteuerte Backend-Gerät dekodiert die Absicht des Nutzers und liefert damit ein Steuersignal, um die akustische Verarbeitung auf die Quelle zu lenken, die der Nutzer hören will. Dann wurden Verhaltens- und EEG-Experimente mit gesunden Zuhörern durchgeführt, um den Prozess der akustischen Wahrnehmung genauer zu klären. Dabei sollten sie aus einem Stimmengemisch aus zwei Stimmen jeweils nur einer zuhören, während die EEG-Signale mit der Stimme abgeglichen wurden. Dr. de Cheveigné erläutert: „Damit wurde uns klarer, wie das Gehirn bestimmte Geräusche verarbeitet, sodass wir Möglichkeiten fanden, diese Signale zu dekodieren.“ Auf der Grundlage dieser Daten entwickelten die Forscher Algorithmen und Berechnungsmethoden, um die Gehirnsignale in Steuersignale umzuwandeln. Künftige kognitive Steuerung von Hörgeräten „Die zweifellos wichtigste Leistung von COCOHA sind genauere Informationen zu Wahrnehmungsprozessen und Methoden zur Verbesserung schlechten Hörvermögens durch kognitive Steuerung“, so Dr. de Cheveigné. COCOHA demonstrierte erstmals, dass Gehirnsignale in Echtzeit umgewandelt werden können, um damit ein Hörgerät zu steuern. Zudem wurde untersucht, inwieweit sich die Steuerung von Hörgeräten durch Analysen der Augenbewegungen ergänzen lässt. Im Projekt wurden mehrere Prototypen erstellt, um akustische Verarbeitung über drahtlos vernetzte Mikrofone, Signale aus dem Gehörgang, Pupillometrie und EEG-Signale zu testen. Allerdings ist die bisherige Lösung noch nicht schnell und ergonomisch genug für ein kommerzielles Produkt. Die Forscher gehen davon aus, die Leistung des COCOHA-Hörgeräts noch deutlich steigern zu können, wenn die Dekodierung der Gehirnsignale und die akustische Signalverarbeitung verbessert und weiterentwickelt wird. Angesichts der Einschränkungen bei der Lebensqualität und sozialen Zugehörigkeit wie auch der hohen Kosten im Gesundheitswesen ist die Möglichkeit für hörgeschädigte Personen, in lauten Umgebungen Geräusche herausfiltern zu können, der Königsweg zu einer „natürlichen Kommunikation“.

Schlüsselbegriffe

COCOHA, akustisch, Hörgerät, kognitive Kontrolle, Gehirnsignal, EEG

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