De meeste mensen vinden het moeilijk om zich te concentreren op een specifieke stem in een drukke omgeving, maar voor slechthorenden is het vooral een uitdaging. Nutsvoorzieningen, echter, een nieuw type hoortoestel, ontwikkeld met de hulp van Fraunhofer-onderzoekers, is ontworpen om spraak beter verstaanbaar te maken tegen een achtergrond van ruis, waardoor het gemakkelijker wordt om een ​​enkele spreker te volgen.

Volgens de Duitse Vereniging van Doven (DSB), zo'n 15 miljoen Duitsers zijn slechthorend. Slechthorenden kunnen het moeilijk vinden om een ​​gesprek te volgen in een luide omgeving, vooral als er meerdere mensen bij het gesprek betrokken zijn. Vaak hebben ze moeite om individuele stemmen te onderscheiden. Dit komt omdat ze geen gebruik kunnen maken van het zogenaamde cocktailparty-effect:de mogelijkheid om zich op één luidspreker te concentreren en andere achtergrondgeluiden weg te filteren.

De huidige hoortoestellen zijn niet in staat om de speciale link tussen het oor en de hersenen vast te stellen die verantwoordelijk is voor het proces van selectief horen. "Voor mensen met een normaal gehoor, de verbinding tussen het oor en de hersenen is onaangetast, " legt Dr. Axel Winneke uit, research fellow aan het Fraunhofer Instituut voor Digitale Media Technologie IDMT in Oldenburg. "Zo weten ze in welke richting ze moeten kijken als ze een signaal horen. Voor hoortoesteldragers, dit vermogen is ernstig beperkt. Zelfs high-end apparaten zijn niet in staat de bron van een interessant akoestisch signaal te lokaliseren. Deze informatie moeten we dus uit de hersenen halen. Met behulp van een elektro-encefalograaf (EEG), we kunnen de hersenactiviteit van een slechthorende analyseren en bepalen naar wie ze luisteren." Deze EEG-analyse wordt uitgevoerd door Fraunhofer IDMT-HSA en de Universiteit van Oldenburg. Samen met partners uit de industrie en het onderzoek, Winneke en collega's ontwikkelen een systeem dat is ontworpen om de verstaanbaarheid van spraak in drukke omgevingen voor slechthorenden te verbeteren. Deze technologie is gebaseerd op een combinatie van EEG, audiosignaalverwerking, en elektrostimulatie van de auditieve cortex. Het werkt als volgt:een EEG meet de hersenactiviteit om de richting te bepalen waarin de slechthorende probeert te horen, d.w.z. naar de bron van het signaal, waardoor een interface wordt gevormd tussen de hersenen en een microprocessor. Deze informatie wordt doorgegeven aan het hoortoestel, die een directionele microfoon, ook wel een beamformer genoemd, in de overeenkomstige richting focust. Deze beamformer versterkt het specifieke audiosignaal waarop de hoorder zich probeert te concentreren, tegelijkertijd alle andere bronnen van ruis uitfilteren, inclusief andere stemmen. Het derde element van het systeem is een proces uit de neurowetenschappen dat transcraniële elektrostimulatie (tES) wordt genoemd. Deze gebruikt een zeer lage elektrische stroom om de auditieve cortex te stimuleren op basis van dit stemsignaal, waardoor de verstaanbaarheid van de pratende persoon wordt verbeterd. Het stimulatieproces en de benodigde hardware worden ontwikkeld door het bedrijf neuroConn GmbH in samenwerking met de Universiteit van Oldenburg.

Hearables van de toekomst

Er zijn al ontwerpstudies gedaan om te visualiseren hoe deze nieuwe hearables eruit zouden kunnen zien. Het concept en het ontwerp zijn bedoeld om de interactie van de hersenen met het apparaat te benadrukken - in plaats van te verbergen. Tegelijkertijd, het ontwerp probeert de voordelen voor de drager te benadrukken, daarmee bewust sturend tegen het nog steeds wijdverbreide stigma op het dragen van een hoortoestel. In de toekomst, componenten ontwikkeld voor het project, inclusief sensortechnologie, zou kunnen worden verwerkt in een draagbare zendspoel. Een andere optie is om bestaande hoortoestellen achteraf uit te rusten met deze nieuwe modules en een EEG-sensor. "Het huidige prototype is nog niet beschikbaar in de vorm van een draagbaar hoortoestel, " legt Winneke uit. "Daarvoor, het moet nog aanzienlijk worden geminiaturiseerd." Vroege proeven met het apparaat, die zijn uitgevoerd met mensen zonder gehoorbeperking, hebben aangetoond dat het principe goed werkt. Er worden nu onderzoeken gepland met slechthorenden.

Mobiele neurotechnologieën

Een draagbare EEG-zendspoel kan ook voor andere toepassingen worden gebruikt, zoals het meten van de luisterinspanning die medewerkers op de werkplek nodig hebben. De technologie kan ook worden gebruikt in een medische context - in de neurologie, bijvoorbeeld, om aandoeningen zoals epilepsie te controleren. "En het gebruik van een draagbaar EEG-apparaat zou het mogelijk maken om patiënten buiten de klinische omgeving te observeren, ", zegt Winneke. "In het mEEGaHStim-project, we gebruiken de technologie om hersenactiviteit te meten om een ​​hoortoestel aan te sturen, maar het kan ook worden gebruikt om hersenactiviteit te analyseren bij mensen met neurologische aandoeningen." Winneke behoort tot de groep Mobile Neurotechnologies van Fraunhofer IDMT. Deze groep werkt aan op EEG gebaseerde multisensorplatforms voor gebruik in concrete scenario's waar de analyse van hersenactiviteit kan ondersteuning bieden, bijvoorbeeld in medische toepassingen of veiligheidskritieke werksituaties.