Hörgeräte Lesen Sie Ihr Gehirn

Hörgeräte, die Ihr Gehirn lesen, wissen, wen Sie hören möchten

Wenn Sie Schwierigkeiten beim Hören haben, kann es schwierig sein, einen einzelnen Lautsprecher in einem lauten Raum zu erkennen. Ein System, das die gewünschte Stimme verstärkt, könnte Abhilfe schaffen.

Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, Ihren besten Freund mitten in einem lauten Pub zu treffen. Trotz der störenden Hintergrundgeräusche können Sie den Trubel herausfiltern und trotzdem den besten Klatsch Ihres Freundes hören. Dieser sogenannte „Cocktail-Party-Effekt“ ist für viele von uns selbstverständlich, aber für Menschen, die Hörgeräte benutzen, ist der Umgang mit irrelevanten Geräuschen schwierig und zutiefst frustrierend.


Ein potenziell transformierendes neues System kann jedoch herausfinden, wem Sie zuhören und diese Stimme verstärken möchten. Um die Absicht des Zuhörers zu verstehen, werden Elektroden verwendet, die auf der auditorischen Kortikalis platziert sind, dem Bereich des Gehirns (direkt im Ohr), der Geräusche verarbeitet. Während sich das Gehirn auf jede Stimme konzentriert, generiert es eine verräterische elektrische Signatur für jeden Sprecher.


Ein Deep-Learning-Algorithmus, der darauf trainiert wurde, zwischen verschiedenen Stimmen zu unterscheiden, sucht nach der engsten Übereinstimmung zwischen dieser Signatur und der der verschiedenen Sprecher im Raum. Es verstärkt dann die am besten passende Stimme und hilft dem Hörer, sich auf die gewünschte zu konzentrieren.

Das in Science Advances beschriebene System, das von einem von Forschern der Columbia University geleiteten Team entwickelt wurde, wurde an drei Personen ohne Hörverlust getestet, die am North Shore University Hospital in New York operiert wurden. Sie hatten Elektroden als Teil ihrer Behandlung von Epilepsie implantiert, was bedeutete, dass ihre Gehirnsignale überwacht werden konnten. Den Teilnehmern wurde ein Band mit vier verschiedenen Personen vorgespielt, die ununterbrochen sprachen. Die Forscher unterbrachen die Aufnahme mit Unterbrechungen und baten die Probanden, den letzten Satz vor der Pause zu wiederholen, um sicherzustellen, dass sie ihn richtig hörten. Dies gelang ihnen mit einer durchschnittlichen Genauigkeit von 91%.

Es gibt einen offensichtlichen Nachteil: Das gegenwärtige System beinhaltet eine Gehirnoperation, um die Elektroden zu implantieren. Die Forscher sagen jedoch, dass Gehirnwellen mithilfe von Sensoren im oder über dem Ohr gemessen werden könnten, was bedeutet, dass das System eventuell in ein Hörgerät eingebettet werden könnte (obwohl dies weniger genau wäre). Es könnte auch von Menschen ohne Hörverlust verwendet werden, die ihre Fähigkeit verbessern möchten, sich auf eine Stimme zu konzentrieren.


Eine weitere Schwierigkeit ist die zeitliche Verzögerung. Es ist nur ein paar Sekunden, aber es könnte bedeuten, dass der Anfang eines Satzes verpasst wird, sagt Nima Mesgarani vom Neural Acoustic Processing Lab der Columbia University, die das Papier mitautorisiert hat. Es gebe eine inhärente Spannung zwischen Genauigkeit und Geschwindigkeit, wenn man sich auf einen bestimmten Lautsprecher einlässt. Mit anderen Worten: Je länger das System hören muss, desto genauer ist es. Für die Lösung dieses Problems sind weitere Forschungen erforderlich. Er sagt jedoch, dass diese Art von Gerät in nur fünf Jahren im Handel erhältlich sein könnte.

Diese Studie ist nur ein Proof of Concept, zeigt aber ein aufregendes Potenzial, sagt Behtash Babadi vom Department of Electrical and Computer Engineering der University of Maryland, der nicht an der Forschung beteiligt war.


"Innerhalb weniger Sekunden könnte jemand, der ein solches Gerät verwendet, alle außer der Person, die er hören möchte, zum Schweigen bringen", sagt er. „Diese Arbeit ist die erste, die dieses Problem wirklich löst, und es ist ein Sprung, um diese Lösung Wirklichkeit werden zu lassen.