Apparecchi acustici “intelligenti”: il cervello sceglie cosa ascoltare

Apparecchi acustici controllati direttamente dal cervello, capaci di selezionare le voci da ascoltare, potrebbero presto diventare realtà. Per la prima volta, infatti, un sistema sperimentale è riuscito a migliorare nell’uomo la capacità di distinguere una conversazione specifica anche in ambienti affollati e rumorosi. Lo dimostra uno studio guidato da Nima Mesgarani dello Zuckerman Institute della Columbia University, insieme a Vishal Choudhari, pubblicato su Nature Neuroscience.

La tecnologia si basa sulla decodifica in tempo reale dei segnali cerebrali per capire su quale voce una persona stia concentrando l’attenzione. Una volta individuata, il sistema amplifica automaticamente quella conversazione, attenuando le altre. L’obiettivo è sviluppare dispositivi acustici di nuova generazione che non si limitino ad aumentare il volume dei suoni, ma riproducano la capacità naturale dell’udito umano di selezionare ciò che è rilevante.

Come funziona il sistema di ascolto selettivo?

“Abbiamo creato un sistema che funziona come un’estensione neurale dell’utente”, ha spiegato Mesgarani, docente di ingegneria elettrica alla Columbia University. “Sfrutta il modo in cui il cervello filtra i suoni complessi per isolare dinamicamente la voce di interesse”. Si tratta di un passo avanti significativo rispetto agli apparecchi acustici tradizionali, che riescono a ridurre alcuni rumori di fondo, ma non a isolare una singola voce quando più persone parlano contemporaneamente. In questi casi, infatti, tutti i suoni vengono amplificati indistintamente, rendendo difficile seguire una conversazione. Il nuovo approccio si ispira al cosiddetto “cocktail party effect”, ovvero la capacità del cervello di concentrarsi su una voce specifica anche in mezzo al caos.

I test sui pazienti epilettici

Per verificare l’efficacia della tecnologia, i ricercatori hanno coinvolto pazienti epilettici sottoposti a interventi chirurgici per individuare l’origine delle crisi. I partecipanti, già dotati di elettrodi cerebrali per fini clinici, hanno accettato di prendere parte agli esperimenti. Durante le prove ascoltavano due conversazioni sovrapposte, mentre il sistema analizzava l’attività cerebrale in tempo reale per capire quale delle due stessero seguendo. Una volta identificata la voce “selezionata” mentalmente, il dispositivo ne aumentava il volume riducendo quello dell’altra.

Reazioni e risultati dei partecipanti

I risultati hanno suscitato anche reazioni di sorpresa tra i volontari. Una partecipante, incredula, ha scherzato accusando i ricercatori di intervenire manualmente sul volume, convinta che non fosse possibile ottenere un simile effetto attraverso i segnali cerebrali. “Abbiamo dimostrato per la prima volta che un sistema capace di leggere l’attività cerebrale può migliorare selettivamente l’ascolto in tempo reale”, ha sottolineato Choudhari. “È il passaggio dalla teoria all’applicazione concreta”.

Gli studi sui meccanismi neurali

Questo risultato è il frutto di oltre un decennio di ricerche sull’ascolto selettivo. Già nel 2012 il team di Mesgarani aveva individuato specifici schemi di attività cerebrale associati alle conversazioni seguite in presenza di più voci sovrapposte. Negli anni successivi sono stati sviluppati algoritmi di apprendimento automatico in grado di separare le diverse fonti sonore e confrontarle con i segnali neurali per identificare quella di interesse.

Dalla ricerca al sistema in tempo reale

Nel nuovo studio, queste tecnologie sono state integrate in un sistema operativo in tempo reale, abbastanza veloce e stabile da risultare naturale per l’utente. I test hanno mostrato un miglioramento significativo nella comprensione del parlato e una riduzione dello sforzo di ascolto.

Verso una nuova generazione di dispositivi acustici

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, oltre 430 milioni di persone nel mondo convivono con una perdita uditiva invalidante. Le difficoltà maggiori emergono proprio nei contesti rumorosi, come ristoranti, riunioni familiari o ambienti di lavoro affollati.

Le prospettive future

Sebbene servirà ancora tempo per sviluppare dispositivi indossabili, poco invasivi e adatti all’uso quotidiano, i risultati ottenuti rappresentano un primo passo concreto. “Questa ricerca segna un avanzamento importante verso tecnologie uditive controllate dal cervello e in grado di adattarsi all’intenzione dell’ascoltatore”, ha concluso Choudhari.

Foto di www.kaboompics.com: https://www.pexels.com/it-it/foto/alla-ricerca-medico-dottore-orecchio-5206951/