חוקרים שוקדים על פיתוח מכשיר שיאפשר ללקויי שמיעה להתמקד בקולו של דובר אחד בסביבה רועשת

למוח האדם יש יכולת מצוינת להתמקד בקול בודד בתוך סביבה רועשת, למשל להתרכז בקולם של חבר או חברה בבית קפה הומה – תופעה שמכונה אפקט מסיבת הקוקטייל. אבל לאנשים לקויי שמיעה יש בעיה: עזרי שמיעה מודרניים אומנם מסוגלים להגביר קול דיבור ולדכא רעשי רקע, כמו טרטור של מנוע פועל או מוזיקת רקע. אך אפילו העזרים המתקדמים ביותר מתקשים להגביר קול מסוים מעל לקולות אנושיים אחרים שמדברים בעת ובעונה אחת. בדרך כלל הם יגבירו את כל קולות האנשים המדברים יחד במסעדה, ולכן יקשו על לקוי השמיעה לתקשר עם חבריו.

חוקרים מאוניברסיטת קולומביה בארצות הברית פיתחו עזרי שמיעה שמחקים את היכולות הטבעיות של המוח לזהות קול בודד ולהגביר אותו. ייחודה של הטכנולוגיה החדשה הוא שבמקום להסתמך רק על מגבירי קול חיצוניים, כמו מיקרופונים, היא משתמשת גם בגלי המוח של המאזין עצמו. הטכנולוגיה מבוססת על בינה מלאכותית שקוראת את גלי המוח ומסוגלת להגביר רק את קולו של האדם שאנחנו רוצים להקשיב לו.

תאי העצב במוח מתקשרים זה עם זה ועם מערכות הגוף האחרות על ידי אותות חשמליים. את הפעילות החשמלית הזאת אפשר למדוד באמצעות מכשירים – למשל אלקטרואנצפלוגרף (EEG). הדפוסים המתקבלים מכונים גלי מוח. גם גלי קול אפשר למדוד ולייצג בגרף הקרוי ספקטרוגרמה. במחקר משנת 2012 גילו חוקרים מארצות הברית כי כשאדם מאזין לתערובת של קולות דוברים, גלי המוח בקליפת המוח השמיעתית שלו, שנמצאת באונה הרקתית, מראים דפוס דומה לזה של גלי הקול של האדם שהוא מתרכז בדבריו.

בהתבסס על המחקר הזה פיתחו החוקרים אלגוריתמים חזקים המבוססים על רשתות עצביות – מודלים מתמטיים מורכבים המחקים את יכולות החישוב של המוח. המערכת שפיתחו "מסיקה" ויוצרת ספקטרוגרמה על סמך גלי המוח של המאזין, שמנוטרים באמצעות אלקטרודות. האלגוריתם מפריד תחילה את קולות הדוברים בקבוצה על פי הדפוסים השונים של גלי הקול. בשלב השני הוא משווה את דפוס גלי הקול של כל אחד מהדוברים לספקטרוגרמה שנוצרה על פי דפוס גלי המוח של המאזין. לבסוף המערכת מגבירה רק את הקול של הדובר שתבנית הקול שלו היא הדומה ביותר לתבנית של גלי המוח שתועדה.

לפני שנתיים יצרו החוקרים לראשונה מכשיר שמבוסס על העיקרון הזה, אך סבל ממגבלה משמעותית – היה צורך לאמן אותו לזהות דוברים ספציפיים, למשל בני משפחה וחברים של בעל מכשיר השמיעה. הטכנולוגיה החדשה מתגברת על המכשול ואפשר ליישם אותה גם מול אנשים שהמאזין לא פגש עד כה, וכבר מתחילת השיחה. כך יכולים לקויי שמיעה לשוחח ביעילות לא רק עם בני משפחה במסעדה רועשת, אלא גם עם המלצר.

הדגמה קצרה: כך עובד מכשיר השמיעה החדשני (באנגלית):

לצאת לרחוב

בניסוי הנוכחי, שנועד לבחון את יעילות האלגוריתם, חברו החוקרים למנתח המוח אשש מהטה (Mehta), שמטופליו התנדבו להאזין לדוברים שונים בזמן שמדדו את גלי המוח שלהם באמצעות אלקטרודות שהותקנו בתוך הגולגולת שלהם. המטופלים הקשיבו לקולות של אנשים שאותם הם שמעו לראשונה. כשמטופל התרכז בקול של דובר מסוים, המערכת השוותה את הספקטרוגרמות של הדוברים השונים ושל המטופל, והגבירה רק את קולו של הדובר שבו המטופל התרכז. כשהמטופל הפנה את תשומת לבו לדובר אחר – עוצמת השמע השתנתה בהתאם.

למרות ההישג, עדיין דרושים שיפורים רבים לפני שיהיה אפשר ליישם את הטכנולוגיה בעזרי שמיעה מסחריים. למשל, הניסויים נערכו בחלל סגור ועדיין צריך לוודא שהמערכת מסוגלת לתפקד גם בסביבות רועשות יותר, כמו רחוב סואן. מה שחשוב לא פחות – צריך למצוא דרך פחות פולשנית למדידת גלי המוח, למשל על ידי מכשיר שימוקם על הקרקפת או מאחורי האוזן, ולא אלקטרודות המושתלות בגולגולת.

"אנו מקווים שיצירת מכשיר שמגייס את הכוח של המוח עצמו יוביל לשיפור טכנולוגי שיאפשר למיליוני אנשים ברחבי העולם לתקשר בקלות ובטבעיות בדיוק כמו חבריהם ומשפחותיהם", סיכם נימה מסגראני (Mesgarani), ממפתחי הטכנולוגיה.

סרטון של אוניברסיטת קולומביה על המחקר והפיתוח החדש (באנגלית):

0 תגובות