Erstes Echtzeit-Gerät zur Gehirnsteuerung der Hörfunktion

Was die Studie zeigt

Diese frühen Ergebnisse deuten darauf hin, dass Forscher eines Tages ein Hörverstärkungsgerät entwickeln könnten, das unter anderem die Probleme herkömmlicher Hörgeräte in lauten Umgebungen überwindet.

Indem es die Synchronisation bestimmter Stimmen überwacht, fungiert dieses Echtzeitsystem als neuronale Erweiterung, die das Gespräch des Hörers verstärkt und gleichzeitig konkurrierende Hintergrundgeräusche unterdrückt. Quelle: Neuroscience News.

Die Forschung wurde heute online in Nature Neuroscience veröffentlicht. „Wir haben ein System entwickelt, das als neuronale Erweiterung des Nutzers fungiert und die natürliche Fähigkeit des Gehirns nutzt, in komplexen Umgebungen alle Geräusche zu filtern, um dynamisch das spezifische Gespräch zu isolieren, das der Nutzer hören möchte", sagte leitender Autor Nima Mesgarani, PhD, Principal Investigator am Zuckerman Institute der Columbia University und Associate Professor für Elektrotechnik an der Fu Foundation School of Engineering and Applied Science der Columbia University. „Diese Wissenschaft befähigt uns, über traditionelle Hörgeräte hinauszudenken, die lediglich Schall verstärken, hin zu einer Zukunft, in der Technologie das komplexe, selektive Gehör des menschlichen Gehirns wiederherstellen kann", fügte Dr.

Was die Studie zeigt

Mesgarani hinzu. In der neuen Studie arbeiteten Forscher der Columbia University mit Chirurgen und ihren Epilepsiepatienten zusammen, die sich einer Gehirnoperation unterzogen, um die Auslöser ihrer Anfälle präziser zu lokalisieren. Die Krankenhauspatienten, die sich freiwillig für diese Studie meldeten, hatten bereits Elektroden im Gehirn implantiert.

Das System Elektroden, um die Gehirnaktivität der Patienten zu messen, während sie sich auf eine, überlappenden Gesprächen konzentrierten. Das System erkannte automatisch, auf welches Gespräch sich ein Patient konzentrierte, und passte die Lautstärke in Echtzeit an: Es erhöhte die Lautstärke des gewählten Gesprächs und dämpfte das andere.

Für einen der Freiwilligen war die Erfahrung, das System mit dem eigenen Gehirn zu steuern, buchstäblich unglaublich. Sie warf den Forschern vor, die Lautstärken heimlich anzupassen. Andere erzählten Geschichten Hörbeeinträchtigungen, die könnten.

Eine Person sagte: „Es wirkt wie

Eine Person sagte: „Es wirkt wie Science-Fiction." Moderne Hörgeräte sind hervorragend darin, Sprache zu verstärken und bestimmte Arten äuschen, wie zum Beispiel Verkehrslärm, zu unterdrücken. Doch sie können keine bestimmten Stimmen des Interesses trennen und verstärken; sie erhöhen unselektiv jede Stimme, die das Mikrofon erreicht.

Dies erschwert es Menschen, sich in einem Durcheinander Sprecher zu konzentrieren.

Eine vielversprechende Lösung für dieses Problem ist ein Hörgerät, das imstande ist, die Art und Weise nachzuahmen, in der das menschliche Gehirn in der Regel in der Lage ist, unter einer Ansammlung zu identifizieren und zu fokussieren – ein Phänomen, das manchmal als „Cocktail-Party-Effekt" bezeichnet wird. Im Jahr 2012 entdeckten Dr.

Mesgarani und seine Kollegen Methoden, um

Mesgarani und seine Kollegen Methoden, um festzustellen, welche Gruppen ächen in der Mitte üpft sind. Zum Beispiel können die Zeitpunkte der Spitzen und Täler und Stillephasen innerhalb eines Gesprächs übereinstimmen.

Zudem haben sie festgestellt, dass ein charakteristisches Muster der Gehirnaktivität zeigen kann, worauf sich eine Person in einem Gespräch konzentriert und worauf sie filtert.

Diese Entdeckungen könnten eines Tages zu praktischen Hörhilfen und -verstärkern führen, die Gehirnwellen überwachen, um das Gespräch zu erkennen und zu verstärken, auf das sich eine Person am meisten konzentriert. Im Laufe den letzten etwa zehn Jahren haben Dr.

Was die Studie zeigt

Mesgarani und andere eine Reihe, um diesen Traum Wirklichkeit werden zu lassen, etwa die Entwicklung, um automatisch die Stimmen mehrerer Sprecher in einer Gruppe zu trennen und die Stimme jedes Sprechers mit den Gehirnwellen eines Zuhörers zu vergleichen. Die zentrale unbeantwortete Frage war, ob eine Gehrtechnologie, die durch das Gehirn gesteuert wird, ber schrittweise Verbesserungen hinausgehen und zu einem Prototyp fhren kann, der es einer Person ermglicht, in Echtzeit besser zu hren", sagte Vishal Choudhari, Erstautor der Studie, der sein PhD in Elektrotechnik im Labor die Entwicklung sowie die Evaluierung des Systems leitete. Zum ersten Mal haben wir gezeigt, dass ein solches System, das Gehirnsignale liest, um Gesprche selektiv zu verstrken, einen klaren Nutzen in Echtzeit bieten kann.

Damit wird die gehirnkontrollierte Hrtechnologie aus dem theoretischen Bereich in die praktische Anwendung berfhrt." Die Forscher arbeiteten mit rzten und Patienten zusammen, die sich freiwillig fr die Studie an der Hofstra Northwell School of Medicine, den Feinstein Institutes for Medical Research, der New York University School of Medicine sowie der Abteilung fr Neurochirurgie der University of California San Francisco zur Verfgung stellten.

Die Wissenschaftler entwickelten Echtzeit-Machine-Learning-Algorithmen, die Gehirnwellen analysieren und erkennen können, auf welche Konversation die Patienten achten. Sobald das System eingesetzt wird, kann es schnell bestimmen, auf welche Konversation jeder Zuhörer fokussiert ist, und ihm das Hören erleichtern.

Was die Studie zeigt

Dies gelang sowohl dann, wenn die Forscher die Probanden zu einer bestimmten Konversation lenkten, als auch, wenn diese frei wählten – wie es in einer realen Konversation notwendig wäre. „Damit dies in Echtzeit funktioniert, muss das System sehr schnell, präzise und stabil sein, damit die Erfahrung für den Zuhörer angenehm bleibt", sagte Dr. Mesgarani.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass ihr neues System korrekt ermittelte, auf welche Konversation die Freiwilligen ihre Aufmerksamkeit richteten. Dies verbesserte die Verständlichkeit der erheblich, verringerte die Anstrengung beim Zuhören und wurde Vergleich mit Gesprächen, bei denen das System keine Unterstützung leistete, konsequent bevorzugt.

Eine Freiwillige erinnerte sich an ihren Onkel, der Hörprobleme hatte: „Können Sie sich vorstellen, wenn diese Technologie in einer Welt existieren würde, in der er darauf zugreifen könnte?

Was die Studie zeigt

Er könnte tatsächlich ein viel friedlicheres Leben führen." Laut der Weltgesundheitsorganisation leben weltweit mehr als 430 Millionen Menschen mit einer behindernden Schwerhörigkeit, sozialen Umgebungen am stärksten unter ihren Einschränkungen leiden.

Unaufgeklärter Hörverlust ist ein führender veränderbarer Risikofaktor für Demenz sowie ein wesentlicher Beitrag zu Depressionen und sozialer Isolation. Wissenschaftler sagen, dass diese Forschung die Grundlage für zukünftige tragbare Systeme legt, die eines Tages Gehirnsensorik mit fortschrittlicher Audioverarbeitung integrieren könnten.

Dies würde Menschen mit Hörverlust unterstützen und das Hören potenziell verbessern sowie die Ermüdung durch Zuhören in alltäglichen, herausfordernden Umgebungen wie Restaurants, Klassenzimmern, belebten Arbeitsplätzen und Familienfeiern verringern.

Was die Studie zeigt

Die Wissenschaftler betonen, dass noch eine große Menge an Arbeit erforderlich ist, bevor diese Technologie in einer tragbaren Form verfügbar ist, die sich in komplexeren realen Szenarien minimal-invasiv einsetzen lässt. Zum Beispiel möchten sie eines Tages untersuchen, wie gut ihr System unter realen Hörbedingungen funktioniert, die komplexer sind, so Dr.

Mesgarani. „Die Ergebnisse markieren einen wichtigen Schritt hin zu einer neuen Generation Hörtechnologien, die den Absichten des Hörers entsprechen und möglicherweise verändern, wie Menschen in lauten, mehrsprachigen Umgebungen navigieren", fügte Dr. Choudhari hinzu.

Die vollständige Liste der Autoren umfasst Vishal Choudhari, Maximilian Nentwich, Sarah Johnson, Jose L. Herrero, Stephan Bickel, Ashesh D. Autoren: Mehta, Daniel Friedman, Adeen Flinker, Edward F. Chang und Nima Mesgarani. Finanzierung: Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der Marie-Josee und Henry R.

Kravis Foundation sowie des National Institute

Kravis Foundation sowie des National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (NIDCD) des National Institutes of Health (NIH) unterstützt.

Zentrale Fragen: A: Obwohl diese Studie chirurgische Elektroden zur Präzision einsetzte, ist das ultimative Ziel die Entwicklung tragbarer, minimal-invasiver Systeme, die Gehirnsensorik mit Audioverarbeitung für den Alltag integrieren. A: Jede Stimme besitzt einen einzigartigen „Rhythmus" aus Klang und Stille.

Die Gehirnaktivität synchronisiert sich mit diesen spezifischen Rhythmen, wenn man sich konzentriert. Die Algorithmen des Systems vergleichen die Hirnwellen des Hörers mit den getrennt erfassten Sprachströmen und „passen" sie zueinander.

A: Der Verlust des Gehörs betrifft

A: Der Verlust des Gehörs betrifft über 430 Millionen Menschen und stellt einen Hauptrisikofaktor für Demenz, Depression und soziale Isolation dar. Technologie, die soziale Umgebungen wieder „friedlich" machen kann, könnte die mit Hörverlust verbundene kognitive Erschöpfung und Isolation erheblich reduzieren.

Redaktionsnotizen: Dieser Artikel wurde News bearbeitet. Zusätzliche Kontextinformationen wurden ügt. Über diese Neuigkeiten aus dem Bereich der auditiven Neurowissenschaften und Neurotechnologie Autor: Nima Mesgarani, PhD Quelle: Columbia University Kontakt: Nima Mesgarani, PhD – Columbia University Bild: Das Bild ist Neuroscience News zuzuordnen.

Ursprüngliche Forschung: Open Access. „Real-time brain-controlled selective hearing enhances speech perception in multi-talker environments", Maximilian Nentwich, Sarah Johnson, Jose L. Herrero, Stephan Bickel, Ashesh D. Mehta, Daniel Friedman, Adeen Flinker, Edward F. Chang & Nima Mesgarani.

Was die Studie zeigt

Nature Neuroscience DOI:10.1038/s41593-026-02281-5 Echtzeit-gesteuerte selektive Hörfähigkeit durch das Gehirn verbessert die Sprachwahrnehmung in Umgebungen mit mehreren Sprechern Das Verstehen ist für viele Menschen schwierig, und aktuelle Hörgeräte scheitern häufig, da sie alle Geräusche verstärken statt den gewünschten Sprecher.

Die auditive Aufmerksamkeitsdekodierung (AAD) bietet eine mögliche Lösung, indem sie die Gehirnsignale des Hörers nutzt, um den beachteten Sprecher zu identifizieren und zu verstärken; jedoch war bisher unklar, ob dies echte zeitnahe wahrnehmungsbezogene Vorteile bringen kann.

In dieser Studie wurde hochauflösende intrakranielle Elektroenzephalographie bei Patienten während neurochirurgischer Eingriffe eingesetzt, um ein geschlossenes Regelkreis-System zu implementieren, das die erforderliche Dekodiergenauigkeit erreicht, um den beachteten Sprecher dynamisch zu verstärken.

Über mehrere Experimente hinweg verbesserte das

Über mehrere Experimente hinweg verbesserte das System die Sprachverständlichkeit, verringerte die Höranstrengung und wurde. Das System verfolgte sowohl gelenkte als auch selbstinitiierte Aufmerksamkeitsschaltungen.

Durch die Bereitstellung direkter Belege dafür, dass ein Echtzeit-Hör-System, das durch das Gehirn gesteuert wird, die Wahrnehmung verbessern kann, setzt diese Arbeit einen wesentlichen Leistungsstandard für zukünftige auditive Gehirn-Computer-Schnittstellen und entwickelt die AAD einer validierten Lösung für personalisierte assistives Hören.