قد يساعد النظام الذي يتحكم فيه الدماغ المستمعين الذين يعانون من فقدان السمع في التغلب على الضوضاء: NPR

تخيل غرفة مزدحمة. إنها فوضى الصوت، تعج بالأصوات غير الواضحة.

يسمي العلماء هذه المشكلة بمشكلة حفل الكوكتيل. للتغلب على هذه المشكلة، يستطيع معظم الناس التركيز على صوت متحدث واحد، مما يحفز الدماغ على تضخيم هذا الصوت ورفض بقية الصوت.

لكن بالنسبة للأشخاص الذين يستخدمون المعينات السمعية، تصبح هذه العملية أكثر صعوبة.

الآن، في المجلة علم الأعصاب الطبيعي، يصف الفريق حلاً يقوم بفك تشفير موجات دماغ الشخص لاختيار الصوت الذي سيضخمه نظام السمع الخاص به.

يقول نيما مسغاراني، مؤلف الدراسة والأستاذ المشارك في جامعة كولومبيا الذي يدير مختبر المعالجة الصوتية العصبية بالمدرسة، إن ذلك يرقى إلى مستوى “أداة مساعدة للسمع يتحكم فيها الدماغ”. يمكن أن يؤدي النهج الجديد إلى تحسين تكنولوجيا السمع، بما في ذلك المعينات السمعية وأجهزة الاستماع المساعدة وزراعة القوقعة الصناعية.

لكن حتى الآن، تم اختبار هذا النهج فقط على أربعة أشخاص يتمتعون بسمع نموذجي، كما يقول جوش ماكديرموت، الذي يدير مختبر الاختبار الحسابي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ولم يشارك في الدراسة.

ويقول إن ما إذا كان النظام سيعمل بشكل جيد للأشخاص الذين يعانون من فقدان السمع يظل “سؤالًا مفتوحًا”.

كيف يقوم الدماغ بتصفية الصوت

ويستند البحث الجديد إلى اكتشاف تم التوصل إليه في عام 2012 من قبل مسغراني والدكتور إدي تشانغ، جراح الأعصاب في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو.

يساعد هذا الاكتشاف في تفسير كيف أن أدمغة الأشخاص ذوي السمع النموذجي قادرة على حل مشكلة حفل الكوكتيل عن طريق اختيار صوت واحد لتضخيمه مع تصفية الأصوات الأخرى.

أظهر مسغاراني وتشانغ أن المفتاح هو نمط متميز من موجات الدماغ في القشرة السمعية، التي تعالج الأصوات.

يقول مسغراني: “عندما تنظر إلى دماغ أحد المستمعين في حفل كوكتيل، فإن ما تراه هو أن موجات الدماغ هذه تتبع فقط الصوت الذي يصدره”. [the listener] يتم التركيز عليه وليس على المصادر الأخرى.”

ويقول مسغراني إن نمط النشاط “يعطينا توقيعاً”. “يمكننا أن ننظر إلى دماغ شخص ما ونقرر، أوه نعم، هذا هو المصدر الذي يريدون الاستماع إليه.”

لذلك شرع الفريق في معرفة ما إذا كان بإمكانهم استخدام هذا التوقيع العصبي لتحسين أنظمة السمع. قاد هذا الجهد فيشال شودري، الذي كان طالب دراسات عليا في مختبر مسغراني في ذلك الوقت. وهو حاليًا عالم أبحاث في شركة ناشئة تعمل على تقنيات السمع من الجيل التالي.

أجرى الفريق تجربة مع أربعة أشخاص كانوا في المستشفى لعلاج الصرع.

المشاركون، الذين كان لديهم سمع نموذجي، كان لديهم بالفعل أقطاب كهربائية في أدمغتهم كجزء من علاجهم. وقد سمح ذلك للفريق بمراقبة الإشارات القادمة من القشرة السمعية لديهم.

يقول مسغراني إن الخطوة التالية كانت محاكاة حفل كوكتيل بجانب السرير.

يقول: “أمامهم مكبرا صوت”. “كل واحد يلعب محادثة مختلفة.”

في البداية، تم تشغيل المحادثات المتنافسة بنفس الحجم.

وهذا ترك المشاركين يكافحون من أجل فهم أي منهما. بعد ذلك، يقول مسغراني، قام الفريق بتشغيل نظام يقوم تلقائيًا بضبط مستوى الصوت بناءً على موجات دماغ الشخص.

يقول مسغراني: “إذا أراد الشخص سماع المحادثة الأولى، فإننا نجعل ذلك أعلى صوتًا ونجعل كل شيء آخر أكثر ليونة”.

اكتشف النظام بشكل صحيح المحادثة التي أراد الشخص سماعها بنسبة تصل إلى 90% من الوقت. وعندما تم تشغيله “ارتفع فهمهم وجهدهم في الاستماع [went] “يقول مسجراني.

جهاز سمع أكثر ذكاءً

يقول ماكديرموت إن النظام قد يكون أقل دقة عند قراءة موجات الدماغ للأشخاص الذين يعانون من فقدان السمع، لأن الإشارة أضعف. لكنه يقول إن الأمر يستحق المحاولة لأنه حتى أجهزة السمع الأكثر تقدمًا لا يمكنها التركيز على صوت معين.

يقول ماكديرموت: “لديهم بعض الخوارزميات الجيدة لتقليل ضوضاء الخلفية”. ولكن عندما يتعلق الأمر بالأصوات المتنافسة، كما يقول، فإن الأجهزة ليس لديها طريقة لتحديد الصوت الذي سيتم تضخيمه.

يقول ماكديرموت إن أجهزة السمع التي يتحكم فيها الدماغ قد تكون إحدى الطرق لمعالجة هذه المشكلة. وهناك طريقة أخرى تتمثل في السماح لنظام الذكاء الاصطناعي بدراسة سلوك الشخص ثم استخدام تلك المعرفة للتنبؤ بالصوت الذي سيكون الهدف الأكثر احتمالا.

وفي كلتا الحالتين، هناك طلب متزايد على أنظمة السمع التي يمكنها حل مشكلة حفل الكوكتيل. يعاني أكثر من نصف الأشخاص الذين تبلغ أعمارهم 75 عامًا أو أكبر من فقدان السمع المعوق.

يقول ماكديرموت: “إذا عشت لفترة كافية، فإنك ستبدأ في الإصابة بالصمم، لذلك من المهم جدًا إجراء بحث علمي أساسي حولها”.