Vous avez du mal à entendre dans des endroits bruyants et des espaces bondés? Un nouvel algorithme pourrait aider les utilisateurs d’aides auditives

Lorsqu’un groupe d’amis se réunit dans un bar ou se rassemble pour un dîner intime, les conversations peuvent rapidement se multiplier et se mélanger, avec différents groupes et paires discutant les uns des autres.

Naviguer dans ce mélange vif de mots – et se concentrer sur ceux qui comptent – est particulièrement difficile pour les personnes ayant une forme de perte auditive. Les conversations animées peuvent devenir un gâchis fusionné de bavardage, même si quelqu’un a des aides auditives, qui ont souvent du mal à filtrer le bruit de fond. Il est connu sous le nom de «problème de cocktail» – et les chercheurs de l’Université de Boston pensent qu’ils pourraient avoir une solution.

Un nouvel algorithme d’inspiration cérébrale développé à BU pourrait aider les aides auditives à régler les interférences et à isoler des locuteurs célibataires dans une foule de voix. Lors des tests, les chercheurs ont constaté que cela pourrait améliorer la précision de la reconnaissance des mots de 40 points de pourcentage par rapport aux algorithmes actuels des aides auditives.

“Nous avons été extrêmement surpris et excités par l’ampleur de l’amélioration des performances – il est assez rare de trouver de si grandes améliorations”, explique Kamal Sen, développeur de l’algorithme et professeur agrégé de BU College of Engineering de génie biomédical.

Les résultats sont publiés dans Génie des communications.

Certaines estimations mettent le nombre d’Américains avec une perte auditive à près de 50 millions; D’ici 2050, environ 2,5 milliards de personnes dans le monde devraient avoir une forme de perte auditive, selon l’Organisation mondiale de la santé.

“La principale plainte des personnes ayant une perte auditive est qu’ils ont du mal à communiquer dans des environnements bruyants”, explique Virginia Best, un BU Sargent College of Health & Rehabilitation Sciences Professeur de discours de discours, de langage et de sciences auditives. “Ces environnements sont très courants dans la vie quotidienne et ils ont tendance à être vraiment importants pour les gens – pensez aux conversations de table, aux rassemblements sociaux, aux réunions de travail. Ainsi, les solutions qui peuvent améliorer la communication dans des endroits bruyants ont le potentiel d’un impact énorme.”

Le meilleur était un co-auteur de l’étude avec SEN et BU Biomedical Engineering Ph.D. Le candidat Alexander D. Boyd. Dans le cadre de la recherche, ils ont également testé la capacité des algorithmes actuels d’aides auditives à faire face à la cacophonie des cocktails. De nombreux aides auditives comprennent déjà des algorithmes de réduction du bruit et des microphones directionnels (formeurs de faisceau) conçus pour souligner les sons provenant de l’avant.

“Nous avons décidé de comparer l’algorithme standard de l’industrie qui se trouve actuellement dans les aides auditives”, a déclaré le sénateur que l’algorithme existant “n’améliore pas du tout les performances; si quoi que ce soit, cela aggrave légèrement les choses. Nous avons maintenant des données montrant ce qui est connu de manière anecdotique des personnes atteintes d’aides auditives.”

Sen a breveté le nouvel algorithme – connu sous le nom de Bossa, qui signifie un algorithme de ségrégation sonore à orientation biologique – et espère se connecter avec les entreprises intéressées par l’octroi de licences à la technologie. Il dit qu’avec Apple qui sautait sur le marché des aides auditives – ses derniers écouteurs Airpod Pro 2 sont annoncés comme ayant une fonction d’aide auditive de qualité clinique – la percée de l’équipe BU est opportune: “Si les sociétés d’aide auditive ne commencent pas à innover rapidement, elles vont être effacées, car Apple et d’autres startups entrent sur le marché.”

Sons de séparation avec succès

Au cours des 20 dernières années, Sen étudie comment le cerveau code et décode les sons, à la recherche des circuits impliqués dans la gestion de l’effet du cocktail. Avec des chercheurs dans son laboratoire de codage Natural Sounds & Neural, il a tracé comment les ondes sonores sont traitées à différentes étapes de la voie auditive, en suivant leur voyage de l’oreille à la traduction par le cerveau. Un mécanisme clé: les neurones inhibiteurs, les cellules du cerveau qui aident à supprimer certains sons indésirables.

“Vous pouvez le considérer comme une forme d’annulation du bruit interne”, dit-il. “S’il y a un son à un endroit particulier, ces neurones inhibiteurs sont activés.”

Selon SEN, différents neurones sont réglés sur différents endroits et fréquences.

L’approche du cerveau est l’inspiration pour le nouvel algorithme, qui utilise des indices spatiaux comme le volume et le timing d’un son pour y régler ou se régler, affûter ou étouffer les mots d’un haut-parleur au besoin.

“Il s’agit essentiellement d’un modèle de calcul qui imite ce que fait le cerveau”, explique Sen, qui est affilié aux centres de BU pour la neurophotonique et pour les neurosciences des systèmes “et sépare en fait des sources sonores basées sur une entrée sonore.”

Physicien qui s’est ensuite formé en neurosciences, Sen dit qu’il est venu à BU en partie en raison de l’opportunité de travailler avec le Centre de recherche auditive de l’université, où il est maintenant membre du corps professoral. Il s’est tourné vers des chercheurs cliniques pour obtenir de l’aide à tester l’algorithme.

“En fin de compte, la seule façon de savoir si un avantage se traduira par l’auditeur est via des études comportementales”, explique Best, un expert de la perception spatiale et de la perte auditive “, et cela nécessite des scientifiques et des cliniciens qui comprennent la population cible.”

Autrefois chercheur des laboratoires acoustiques nationaux de l’Australie, a mieux aidé à concevoir une étude en utilisant un groupe de jeunes adultes souffrant de perte auditive neurosensorielle, généralement causée par des facteurs génétiques ou des maladies infantiles. Dans un laboratoire, les participants portaient des écouteurs qui ont simulé des personnes parlant de différents endroits à proximité. Leur capacité à sélectionner certains haut-parleurs a été testée à l’aide du nouvel algorithme, de l’algorithme standard actuel et aucun algorithme. Boyd a aidé à collecter une grande partie des données et a été l’auteur principal du journal.

Appliquer la science au-delà de la perte auditive: TDAH et autisme

En rapportant leurs résultats, les chercheurs ont écrit que “l’algorithme d’inspiration biologique a conduit à des gains d’intelligibilité robustes dans des conditions dans lesquelles une approche standard de formation de faisceau a échoué. Les résultats fournissent un soutien convaincant aux avantages potentiels des algorithmes d’inspiration biologique pour aider les personnes ayant une perte auditive dans les” cocktails “.”

Ils sont maintenant dans les premiers stades de test d’une version améliorée qui intègre la technologie de suivi des yeux pour permettre aux utilisateurs de mieux diriger leur attention d’écoute.

La science alimentant l’algorithme pourrait également avoir des implications au-delà de la perte auditive.

“Les circuits (neuronaux) que nous étudions sont des objectifs beaucoup plus généraux et beaucoup plus fondamentaux”, explique le sénateur “cela a finalement à voir avec l’attention, où vous voulez vous concentrer – c’est pour cela que le circuit a été vraiment construit.