جهاز سمع يتحكم فيه الدماغ يعزز متحدثًا واحدًا في الوقت الحقيقي

جهاز جديد للسمع يتحكم فيه الدماغ من كولومبيا يدفع الإحباط المألوف إلى مجال جديد: الغرفة المزدحمة حيث يبدو أن كل صوت يتنافس في آن واحد. في عرض حي، أظهر الباحثون نظامًا يمكنه اكتشاف المتحدث الذي يركز عليه المستمع ثم تعزيز ذلك الصوت مع خفض أصوات أخرى.

يهم ذلك لأن التحدي ليس ببساطة جعل الصوت أعلى. في الأماكن المزدحمة، يعاني العديد من المستمعين لأنهم بحاجة إلى مساعدة في فصل صوت عن الآخر. نهج كولومبيا يتعامل مع تلك المشكلة مباشرة، باستخدام نشاط الدماغ لمعرفة من يريد المستمع فعلاً سماعه.

بالنسبة لبعض المتطوعين، كان التأثير مذهلاً. يُقال إن أحد المشاركين ظن أن الباحثين يجب أن يكونوا يضبطون الصوت يدويًا سرًا. بدلاً من ذلك، كان النظام يقرأ الانتباه في الوقت الحقيقي ويغير التوازن بين المحادثات المتداخلة مع تركيز المستمع على تدفق واحد من الكلام.

جهاز كولومبيا للسمع يتحكم فيه الدماغ في الوقت الحقيقي

عرض باحثو كولومبيا نظامًا للسمع يتحكم فيه الدماغ في الوقت الحقيقي، مما يمثل خطوة ملحوظة في العمل على الاستماع الانتقائي. في الدراسة، حدد النظام المتحدث الذي كان الشخص يركز عليه في بيئة صاخبة وقام تلقائيًا بتضخيم ذلك الصوت مع قمع الكلام المنافس.

نُشرت الدراسة في مجلة نيتشر نيروساينس. والأهم من ذلك، أن التوقيت ميزه عن التحليل السابق الذي كان يقتصر على المختبر فقط. استجاب هذا النظام أثناء استماع الشخص إلى محادثتين متداخلتين، وضبط الصوت في الوقت الحقيقي استنادًا إلى إشارات دماغه.

هذا يحول الفكرة من تمرين فك الشفرة إلى شيء أقرب إلى مساعد استماع نشط. نظام تضخيم الكلام في الوقت الحقيقي الذي يتبع الانتباه يمكن، من حيث المبدأ، أن يساعد في أحد أصعب أجزاء السمع في الحياة اليومية: تحديد ما يهم في حشد من الناس وجعل ذلك الصوت أسهل في المتابعة.

كيفية اختبار نظام السمع من كولومبيا

شملت الدراسة مرضى الصرع الذين يخضعون لعملية جراحية في الدماغ وكان لديهم أقطاب كهربائية مزروعة في أدمغتهم. كانت تلك الأقطاب جزءًا من رعايتهم الطبية، واستخدمها الباحثون لقياس نشاط الدماغ أثناء مهام الاستماع.

قال المؤلف الرئيسي نيماء مسغري وزملاؤه إن المرضى استمعوا إلى محادثتين متداخلتين تم تشغيلهما في نفس الوقت. بينما كان المرضى يركزون على محادثة واحدة، تتبع النظام نشاط دماغهم من خلال الأقطاب المزروعة.

ثم فحصت خوارزميات التعلم الآلي موجات الدماغ وحددت أي المحادثتين كان المستمع يوليها اهتمامه. بمجرد أن اكتشف النظام المتحدث الذي كان يحضره، قام بضبط توازن الصوت في الوقت الحقيقي، مع رفع الصوت للمحادثة المختارة وخفض الأخرى.

اختبر الباحثون الإعداد بطريقتين:

عندما تم توجيه المشاركين نحو محادثة معينة

عندما اختار المشاركون بحرية أي محادثة يتابعونها

عمل النظام في كلا الحالتين، وهو أمر مهم لأن المحادثات الحقيقية لا تأتي مع تعليمات حول أين يوجه الانتباه.

لماذا يهم جهاز السمع الذي يتحكم فيه الدماغ في الغرف المزدحمة

وجد العلماء أن النظام حدد بشكل صحيح أي محادثة كان المتطوعون يركزون عليها. كما حسّن فهم الكلام لتلك المحادثة التي ركزوا عليها.

وبنفس القدر من الأهمية، قلل من جهد الاستماع.

يساعد هذا المزيج على تفسير سبب تفضيل المتطوعين بشكل مستمر تجربة الاستماع المدعومة على المحادثات بدون مساعدة النظام. الوضوح الأفضل شيء؛ الحاجة إلى جهد ذهني أقل لمواكبة شيء آخر. معًا، تشير تلك النتائج إلى أن التقنية ليست فقط عملية، بل وأسهل في الاستخدام من وجهة نظر المستمع.

هذه واحدة من الأسباب التي تجعل البحث يجذب الانتباه خارج المختبر. العديد من تقنيات السمع تجعل الصوت أكثر توفرًا. جهاز السمع الذي يتحكم فيه الدماغ يشير إلى شيء أكثر تخصيصًا: صوت يتم تصفيته وفقًا للنية، وليس فقط الحجم.

ما يقترحه دراسة نيتشر نيروساينس بعد ذلك

الأهمية الأوسع لدراسة نيتشر نيروساينس هي أنها تتعامل مباشرة مع مشكلة “من تريد أن تسمعه؟”. في الأماكن المزدحمة، يمكن أن يكون ذلك الفرق بين متابعة محادثة والتخلي عنها.

كما تظهر العمل مدى سرعة تقدم علم الأعصاب والتعلم الآلي معًا. هنا، لم تُسجل إشارات الدماغ وتُدرس لاحقًا فقط. بل استُخدمت في اللحظة لتشكيل ما يسمعه المستمع بعد ذلك. تلك الحلقة في الوقت الحقيقي هي الاختراق الأساسي وراء نظام السمع من كولومبيا.

بالنسبة للأشخاص المهتمين بأبحاث ضعف السمع، يفتح هذا النتيجة رؤية أكثر طموحًا للمساعدة على الاستماع: ليس مجرد صوت أعلى، بل صوت أذكى. بالنسبة للعلماء وراء نظام السمع من كولومبيا، تشير النتيجة إلى أن الانتباه نفسه يمكن أن يصبح إشارة تحكم مفيدة عندما يتنافس الكلام على أذن المستمع.

أحد المتطوعين وضع الوعد في كلمات شخصية عميقة، متصورًا فردًا من العائلة يعاني من مشاكل في السمع ويتخيل حياة أكثر سلامًا إذا تمكن من الوصول إلى مثل هذه التقنية. يساعد هذا الرد على تفسير سبب تردد هذا البحث. إنه يحول تجربة علم الأعصاب المعقدة إلى شيء إنساني على الفور: إمكانية سماع الصوت الذي تهتم به أكثر، حتى عندما لا تتعاون الغرفة.