Cientistas dizem ter desenvolvido uma tecnologia de decodificação cerebral que pode ajudar as pessoas que usam aparelhos auditivos a distinguir uma voz em uma sala lotada – um desafio de longa data para os aparelhos auditivos.
Matteo Farinella/Instituto Zuckerman da Universidade de Columbia
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Matteo Farinella/Instituto Zuckerman da Universidade de Columbia
Imagine uma sala lotada. É um caos sonoro, repleto de vozes indistintas.
Os cientistas chamam isso de problema do coquetel. Para superá-lo, a maioria das pessoas consegue se concentrar na voz de um único locutor, o que estimula o cérebro a amplificar esse som e diminuir o resto.
Para as pessoas que usam aparelhos auditivos, porém, esse processo se torna muito mais difícil.
Agora, no diário Neurociência da Naturezauma equipe descreve uma solução que decodifica as ondas cerebrais de uma pessoa para escolher qual voz seu sistema auditivo irá amplificar.
Isso equivale a um “aparelho auditivo controlado pelo cérebro”, diz Nima Mesagaraniautor do artigo e professor associado da Universidade de Columbia que dirige o Laboratório de Processamento Acústico Neural da escola. A nova abordagem poderá levar a uma melhor tecnologia auditiva, incluindo aparelhos auditivos, dispositivos de assistência auditiva e implantes cocleares.
Mas até agora, a abordagem foi testada apenas em quatro pessoas com audição típica, diz Josh McDermottque dirige o Laboratório de Audição Computacional do MIT e não esteve envolvido no estudo.
Se o sistema funcionará bem para pessoas com perda auditiva permanece uma “questão em aberto”, diz ele.
Como o cérebro filtra o som
A nova pesquisa é baseada em uma descoberta feito em 2012 por Mesarani e Dr.Eddie Changneurocirurgião da Universidade da Califórnia, em São Francisco.
A descoberta ajuda a explicar como os cérebros das pessoas com audição normal são capazes de resolver o problema do coquetel, selecionando uma voz para amplificar e filtrando outras.
Mesgarani e Chang mostraram que a chave é um padrão distinto de ondas cerebrais no córtex auditivo, que processa sons.
“Quando você olha para o cérebro de um ouvinte em um coquetel”, diz Mesgarani, “o que você vê é que essas ondas cerebrais estão rastreando apenas o som que (o ouvinte) está focando, e não as outras fontes”.
O padrão de atividade “nos dá uma assinatura”, diz Mesgarani. “Podemos olhar para o cérebro de alguém e decidir, ah, sim, esta é a fonte que eles querem ouvir.”
Então a equipe decidiu ver se poderiam usar essa assinatura neural para melhorar os sistemas auditivos. O esforço foi liderado por Vishal Choudharique na época era estudante de pós-graduação no laboratório de Mesgarani. Atualmente, ele é pesquisador em uma startup que trabalha em tecnologias auditivas de próxima geração.
A equipe fez um experimento com quatro pessoas que estavam no hospital para tratamento de epilepsia.
Os participantes, que tinham audição típica, já tinham eletrodos no cérebro como parte do tratamento. Isso permitiu à equipe monitorar os sinais provenientes do córtex auditivo.
Mesgarani diz que o próximo passo foi simular um coquetel à beira da cama.
“Eles têm dois alto-falantes na frente deles”, diz ele. “Cada um está reproduzindo uma conversa diferente.”
A princípio, as conversas concorrentes eram reproduzidas no mesmo volume.
Isso deixou os participantes lutando para compreender qualquer um deles. Então, diz Mesgarani, a equipe ativou um sistema que ajustava automaticamente o volume com base nas ondas cerebrais da pessoa.
“Se a pessoa quiser ouvir a ‘conversa um’, aumentamos o volume e deixamos todo o resto mais suave”, diz Mesgarani.
O sistema detectou corretamente qual conversa a pessoa queria ouvir em até 90% das vezes. E quando foi ligado, “a compreensão deles aumentou e o esforço auditivo (diminuiu)”, diz Mesgarani.
Um aparelho auditivo mais inteligente
O sistema pode ser menos preciso ao ler as ondas cerebrais de pessoas com perda auditiva, diz McDermott, porque o sinal é mais fraco. Mas ele diz que vale a pena tentar porque mesmo os aparelhos auditivos mais avançados não conseguem focar em uma voz específica.
“Eles têm algoritmos muito bons para reduzir o ruído de fundo”, diz McDermott. Mas quando se trata de vozes concorrentes, diz ele, os dispositivos não têm como decidir qual amplificar.
Um aparelho auditivo controlado pelo cérebro pode ser uma forma de resolver esse problema, diz McDermott. Outra é permitir que um sistema de inteligência artificial estude o comportamento de uma pessoa e depois use esse conhecimento para prever qual voz é o alvo mais provável.
De qualquer forma, há uma demanda crescente por aparelhos auditivos que possam resolver o problema dos coquetéis. Mais da metade das pessoas com 75 anos ou mais vivem com perda auditiva incapacitante.
“Se você viver o suficiente, você começa a ficar surdo”, diz McDermott, “então é um problema realmente importante sobre o qual fazer pesquisas científicas básicas”.