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意念控制助听器,可放大特定声音,帮助听力障碍者应对嘈杂的环境

2019-05-28 10:15:00

科学家们已经创造了一种让佩戴者听见特定声音的意念控制助听器，这款助听器可以模仿大脑在背景对话中挑出并放大某一个声音，这可以帮助听力障碍者应对嘈杂的环境。

现有的数字助听器已经可以有效地抑制背景噪声，但是它们不能帮助佩戴者选择放大他们想要听到的声音，只能同时放大所有的声音，这一直是数字助听器的研究难点。

项目负责人，哥伦比亚大学的Nima Mesgarani说：“处理声音的大脑区域非常敏感和强大，它可以轻而易举地放大某个声音，但目前的助听器还做不到。这会使助听器佩戴者在嘈杂的社交场合中困难重重，难以加入聊天。

这被称为“鸡尾酒会效应”，即人的一种听力选择能力，大脑可以将注意力集中在某一个人的谈话而忽略背景中其他的对话或噪音。

多年来无数科学家试图模仿大脑制造出一个言语识别的智能系统使其具有在嘈杂环境中识别目标语句的功能。这一意念控制的助听器将人工智能与监控大脑听力活动的传感器结合起来，似乎已经解决了这个问题。

这种助听器首先使用算法自动分离多个说话者的声音。然后，它将这些声音与听者的大脑活动进行比较。Mesgarani在之前的实验中发现，由于人的大脑活动会紧密地跟踪某个声音的声波，可以用于判断人们正在关注谁。

该助听器将每个说话者的音频与助听器佩戴者的脑电波进行比较。对于声音模式与听者的脑电波最匹配的说话者，其声音会被放大，这样听者就能毫不费力地听到他想听的声音。

科学家们在2017年已经开发出了一个早期版本，但它有一个很大的限制，就是必须经过预先训练助听器才能识别说话者的声音。但这次，最新的设备已经可以做到识别未听过的声音。

为了测试这款助听器，该实验室招募了一些癫痫患者，这些患者因为需要做脑部手术，医生之前已经在他们的大脑中植入了电极，以监测癫痫发作时的脑部活动。这样，就可以在给患者们同时播放不同说话者的音频时通过植入大脑的电极监测其脑电波。

新版本的助听器的算法可以追踪患者的注意力。当患者专注于听某个谈话者时，系统会自动放大其声音，只需要几秒钟的执行时间。而患者的注意力转移到另一个谈话者时，他的音量就会变大，原来专注的谈话者的声音的音量会随之变小。不同声音的音量变化反映了患者注意力的变换。

目前版本的助听器需要直接植入大脑，因此还不适合大面积推广。但该团队相信，未来五年内可以生产出一种非植入式的助听器，利用置于耳内或头皮下的电极来监测大脑活动。

Mesgarani提到，这种助听器也可以像一副音频版的“双筒望远镜”一样，用来隐蔽地监听人们的谈话，但这并不是制造者的初衷。

1.传统的助听器会同时放大所有说话者的声音

2.研究显示听者的大脑活动会紧密地跟踪某个他们所关注的声音的声波

3.新的助听器监测听者的脑电波，对于声音模式与听者的脑电波最匹配的说话者，以放大其声音

下一步将在有听障人群中测试这项技术。但现在面临的问题是，对于那些部分失聪的人来说，助听器是否还能捕捉到其大脑活动。

慈善机构Action on Hearing Loss（之前称RNID）的技术经理Jesal Vishnuram说：“人们觉得使用困难的原因之一是他们通常在听力受损后很久才开始使用助听器，而他们的大脑可能已经忘记了如何滤除噪音并专注于某个谈话。”

这项研究的结果已经在《Science Advances》杂志上发表。