Soluția la „problema petrecerii de cocktail” ar putea ajuta persoanele cu pierderi de auz

V -ați străduit vreodată să alegeți vocea prietenului dvs. asupra altor conversații într -o cameră aglomerată? Oamenii de știință numesc această provocare „problema petrecerii de cocktail” și poate fi deosebit de dificilă pentru persoanele cu pierderi de auz.

Majoritatea aparatelor auditive vin cu filtre direcționale care îi ajută pe utilizatori să se concentreze pe sunete din fața lor. Sunt cei mai buni la reducerea zgomotului static de fundal, dar falsifică în scenarii acustice mai complexe, cum ar fi atunci când utilizatorul se numără printre oaspeții cu părți de cocktail, care stau în apropiere și vorbesc la un volum similar.

Acum, un nou algoritm ar putea îmbunătăți modul în care aparatele auditive abordează problema petrecerii de cocktail. Modelul, supranumit „Algoritmul de segregare a sunetului orientat biologic” (Bossa), se inspiră din sistemul auditiv al creierului, care folosește intrări din ambele urechi pentru a localiza sursa unui zgomot și poate filtra sunetul după locație.

Alexander Boydun doctorat în inginerie biomedicală la Universitatea Boston, a comparat filtrele direcționale și Bossa cu lanternele, prin faptul că ei evidențiază ceea ce este în calea lor.

Înrudite: Mușchiul uman „vestigial” uman se flexează de fapt atunci când ne străduim să auzim

„Bossa este o nouă lanternă care are un fascicul mai strâns, care este mai selectiv”, a spus el pentru Live Science. În comparație cu filtrele standard, Bossa ar trebui să fie mai bună pentru a face distincția între vorbitori-deși totuși trebuie testat în scenarii din lumea reală cu aparate auditive adecvate.

Boyd a condus un test recent de laborator al lui Bossa, ale cărui rezultate au fost publicate pe 22 aprilie în Jurnal Inginerie de comunicații. În experiment, participanții cu pierderi de auz au îmbrăcat căști care au jucat audio conceput pentru a simula cinci persoane care vorbesc simultan și din diferite unghiuri din jurul ascultătorului.

Audioul a fost filtrat prin Bossa, fie printr-un algoritm mai tradițional de ajutor auditiv, iar participanții au comparat ambele filtre cu modul în care au auzit audio fără procesare suplimentară.

În fiecare proces, participanții au fost rugați să urmeze sentințele vorbite de unul dintre cei cinci vorbitori. Volumul „președintelui țintă” în raport cu ceilalți vorbitori a variat între încercări. Când vorbitorul țintă stătea la 30 de grade de ascultător în ambele direcții, participanții ar putea face o proporție mai mare de cuvinte la un prag de volum mai mic cu Bossa decât cu algoritmul convențional sau când este neasistat.

Algoritmul convențional părea să servească utilizatorilor mai bine decât Bossa în distincția vorbirii de zgomotul static. Cu toate acestea, acest lucru a fost testat în doar patru dintre cei opt participanți.

Algoritmul standard funcționează prin reducerea sunetelor distractive prin stimularea raportului semnal-zgomot pentru sunetele provenite dintr-o direcție dată. Prin comparație, Bossa transformă undele sonore în vârfuri de intrare pe care le poate procesa algoritmul, similar cu modul în care Cochlea În urechea interioară transformă vibrațiile din undele sonore în semnale transmise de neuroni.

Algoritmul emulează modul în care celulele speciale din creierul mijlociu – partea superioară a trunchiului trunchiului creierului care leagă creierul și măduva spinării – răspund selectiv la sunetele provenite dintr -o direcție dată. Aceste celule reglate spațial judecă direcția bazată pe diferențele de sincronizare și volumul intrărilor sonore către fiecare ureche.

Boyd a spus că acest aspect al lui Bossa a atras din studiile creierului mijlociu în bufnițe de hambar, care au abilități sofisticate de detectare spațială, deoarece se bazează pe semne de sunet pentru a localiza prada. Semnalele filtrate Bossa sunt apoi reconstruite în sunet pentru ascultător.

Bossa este modelată pe calea de atenție „de jos în sus” a sistemului nervos, care adună bucăți de informații senzoriale care sunt apoi interpretate de creier. Aceste intrări senzoriale guvernează ce aspecte ale mediului justifică concentrarea și care pot fi ignorate.

Înrudite: Este posibil ca urechile noastre exterioare să fi venit din branhii antice de pește, oamenii de știință descoperă

Dar atenția este dictată și de un Calea „de sus în jos”în care cunoștințele anterioare și obiectivele actuale ale unei persoane își modelează percepția. În acest caz, o persoană poate decide pe ce este relevant pe care să -l concentrezi. Aceste două moduri de procesare nu se exclud neapărat reciproc; De exemplu, vocea prietenului tău s -ar putea să sară la tine amândoi pentru că îl recunoști și pentru că strigă peste sunetul unei mulțimi.

Abordarea „de jos în sus” a lui Bossa poate ajuta oamenii să se concentreze pe vorbirea provenită dintr-o locație prestabilită, dar în viața reală, oamenii își transformă rapid atenția către diferite conversații. „Nu poți face asta cu acest algoritm”, a spus Michael Stoneun cercetător audiologie la Universitatea din Manchester din Marea Britanie, care nu a fost implicat în noul studiu.

Stone a adăugat că studiul nu a reprodus modul în care sunetele ecou și reverberează în viața reală, în special în setările interioare. Cu toate acestea, el a spus că Bossa ar putea fi mai practică pentru aparate auditive decât algoritmi pe baza rețelelor neuronale profunde, o altă abordare emergentă a filtrării sunetului.

Modelele de rețea neuronală profundă au nevoie de o pregătire extinsă pentru a fi pregătite pentru toate configurațiile diferite ale vorbitorilor pe care îi poate întâlni utilizatorul. Și odată implementate, cerințele de calcul ale acestor modele necesită multă putere. Bossa este mai simplă prin comparație, bazându -se în principal pe diferența spațială dintre două sunete.

Bossa poate fi, de asemenea, mai transparentă decât „cutia neagră” a rețelelor neuronale profunde, a spus Fan-Gang Zengprofesor de otolaringologie la Universitatea din California, Irvine, care nu a fost implicat în cercetare. Asta înseamnă că ar fi mai ușor să interpretezi modul în care intrările sonore devin ieșiri algoritmice, ceea ce face ca modelul să fie mai simplu de perfecționat.

Zeng a adăugat că Bossa poate necesita rafinare suplimentară, deoarece este studiată în scenarii mai realiste. Cercetătorii intenționează să testeze Bossa în aparate auditive adecvate, mai degrabă decât în ​​căști și, de asemenea, speră să dezvolte un mecanism de direcție pentru a ajuta utilizatorii să direcționeze concentrarea algoritmului.

Lauren Schneider este jurnalist în sănătate și știință care urmează în prezent un master de la programul de știință, sănătate și raportarea mediului de la New York University. Ea a obținut o diplomă de licență în neuroștiință la Universitatea din Texas din Austin înainte de a deveni scriitor. În timpul liber, îl puteți găsi pe Lauren vizionând filme, înotând, editarea Wikipedia sau petrecerea timpului cu Lucy, pisica ei neagră imposibil de drăguță.