科学者らは、補聴器の長年の課題である混雑した室内で補聴器を装着している人が音声を聞き出すのを支援できる脳デコード技術を開発したと発表した。
マテオ・ファリネラ/コロンビア大学ザッカーマン研究所
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マテオ・ファリネラ/コロンビア大学ザッカーマン研究所
人でいっぱいの部屋を想像してください。それは、不明瞭な声で満たされた音のカオスです。
科学者はこれをカクテル問題と呼んでいます。これを克服するために、ほとんどの人は 1 人の話者の声に集中し、脳がその音を増幅し、残りの音声を下げることができます。
しかし、補聴器を装用している人にとって、そのプロセスははるかに困難になります。
さて、新聞に 自然の神経科学研究チームは、人の脳波をデコードして、聴覚システムを増幅する音声を選択するソリューションについて説明しています。
これは「脳で制御される補聴器」だ、と論文の著者であり、コロンビア大学の神経音響処理研究室を所長する准教授のニマ・メスガラニ氏は言う。新しいアプローチは、補聴器、聴取補助装置、人工内耳などの聴覚技術の向上につながる可能性があります。
しかし、これまでのところ、このアプローチは定型聴覚を持つ4人に対してしかテストされておらず、MITの計算聴覚研究所を所長し、この研究には関与していないジョシュ・マクダーモット氏は述べている。
このシステムが難聴を持つ人々にも機能するかどうかはまだ「未解決の問題」だと彼は言う。
脳が音をフィルターする仕組み
この新しい研究は、メスガラニ氏とカリフォルニア大学サンフランシスコ校の神経外科医エディ・チャン博士によって2012年に行われた発見に基づいている。
この発見は、典型的な聴覚を持つ人々の脳が、他の声をフィルタリングしながら増幅する1つの声を選択することによって、カクテル問題をどのように解決できるかを説明するのに役立ちます。
メスガラニとチャンは、音を処理する聴覚皮質における脳波の明確なパターンが鍵であることを示した。
「カクテルパーティーでリスナーの脳を観察すると、脳波が音だけに追従していることがわかります」とメスガラニ氏は言う。 [the listener] 他の情報源ではなく、他の情報源に焦点を当ててください。」
活動のパターンが「私たちに特徴を与えます」とメスガラニ氏は言います。 「私たちは誰かの脳を調べて、そう、これが彼らが聞きたい情報源であると判断することができます。」
そこでチームは、その神経シグネチャを使用して聴覚システムを改善できるかどうかを確認することにしました。この取り組みを主導したのは、当時メスガラニ研究室の大学院生だったヴィシャール・チョーダリ氏だった。彼は現在、次世代の聴覚技術に取り組んでいる新興企業の研究員です。
研究チームは、てんかんの治療のために入院している4人を対象に実験を行った。
参加者は典型的な聴覚を持っており、治療の一環としてすでに脳に電極が埋め込まれていました。これにより、チームは彼の聴覚皮質からの信号を監視できるようになりました。
メスガラニ氏は、次のステップは夜のカクテルパーティーをシミュレートすることであったと語った。
「彼らの前には2つのスピーカーがあります」と彼は言います。 「それぞれが違う会話をしています。」
最初は、競合する会話が同じ音量で再生されていました。
そのため、参加者は理解するのに苦労しました。そこで、チームは人の脳波に基づいて音量を自動的に調整するシステムをオンにした、とメスガラニ氏は言う。
「相手が『会話 1』を聞きたい場合は、その声を大きくし、それ以外は小さくします」とメスガラニ氏は言います。
システムは、相手が聞きたい会話を最大 90% の確率で正確に検出しました。そしてそれが点灯すると、「彼の理解力は高まり、聞く努力も深まった」 [went] 低いです」とメスガラニ氏は言う。
よりスマートな補聴器
マクダーモット氏によると、信号が弱いため、このシステムは難聴のある人の脳波を読み取る精度が低くなる可能性があるという。しかし、最先端の補聴器でも特定の声に焦点を合わせることができないため、試してみる価値はあると同氏は言う。
「彼らはバックグラウンドノイズを低減するための非常に優れたアルゴリズムをいくつか持っています」とマクダーモット氏は言います。しかし、競合する音声に関しては、デバイスにはどちらを増幅するかを決定する方法がない、と彼は言います。
マクダーモット氏は、脳制御補聴器がその問題に対処する方法の1つになる可能性があると言う。もう 1 つは、人工知能システムが人の行動を研究し、その知識を使用してどの声が最もターゲットになる可能性が高いかを予測できるようにすることです。
いずれにせよ、カクテル問題を解決できる聴覚システムの需要が高まっています。 75 歳以上の人の半数以上が難聴を抱えて暮らしています。
「十分に長生きすると、耳が聞こえなくなり始める。したがって、これは基礎科学研究を行う上で非常に重要な問題だ」とマクダーモット氏は言う。
