Сенсорное устройство для преобразования речи в тактильные стимулы поможет улучшить слух
Опубликовано на сайте www.hearingreview.com 4 июня 2019 г.
Источник: Cieśla K, Wolak T, Lorens A, Heimler B, Skarżyński H, Amedi A. Immediate improvement of speech-in-noise perception through multisensory stimulation via an auditory to tactile sensory substitution. Restorative Neurology and Neuroscience. 2019;37(2):155-166
Результаты недавнего исследования, опубликованные в журнале Restorative Neurology and Neuroscience, свидетельствуют о том, что простое и недорогое неинвазивное устройство по преобразованию речи в тактильные стимулы способно улучшить восприятие речи у пациентов с кохлеарными имплантами, а также у людей с нормальным слухом, находящихся в сложной обстановке, например, при изучении иностранного языка или в ситуации "коктейльной вечеринки". Устройство обладает немедленным мультисенсорным эффектом и не требует предварительной тренировки.
Пресс-релиз, посвященный результатам исследования, опубликован на сайте IOS Press.
"Несмотря на новейшие достижения в области коррекции нарушений слуха с помощью слуховых аппаратов и кохлеарных имплантов, пользователи этих устройств по-прежнему сталкиваются с серьезными практическими и социальными проблемами," –
говорит ведущий исполнитель проекта, доктор наук Амир Амеди (отдел медицинской нейробиологии Израильско-Канадского института медицинских исследований; медицинский факультет Еврейского университета в Иерусалиме; Медицинский центр Хадасса; Программа развития когнитивных наук Еврейского университета в Иерусалиме). –
"В частности, все они плохо понимают речь в сложной, шумной акустической обстановке, особенно при одновременном разговоре нескольких людей".
Число пациентов с сенсорной и слуховой депривацией будет расти, поэтому чрезвычайно важно разработать эффективную методику компенсации слуховых нарушений, направленную на восполнение недостающей слуховой информации.
"Мы живем в мире, который всё больше становится мультисенсорным, поэтому мы должны лучше понимать механизмы мультисенсорного восприятия и интеграции. Дополнительная информация, предоставляемая осязанием, может существенно помочь слуху," – отметил Амеди.
В вышеупомянутой работе исследована гипотетическая концепция улучшения понимания речи в сложной обстановке за счет способности мозга интегрировать информацию, поступающую одновременно из разных органов чувств. Авторы сконструировали простейшее замещающее сенсорное устройство (SSD), преобразующее низкочастотные речевые сигналы в осязаемые колебания, передаваемые на кончики двух пальцев. К участию в исследовании привлекли группу не-носителей английского языка, которым предлагали повторять английские фразы, предъявлявшиеся на фоне речеподобного шума.
Как и ожидалось, когда испытуемые полагались только на слух, разборчивость фразовой речи была низкой. Однако, она существенно повышалась при дополнении речевого сигнала колебаниями, подававшимися на кончики пальцев. Эти колебания содержали специфический набор частот, известных как основные частоты речевого сигнала.
Среднее улучшение порогов разборчивости речи составило 6 дБ – ощутимое различие, если учесть, что 10 дБ соответствуют удвоению субъективно воспринимаемой громкости. Необходимо отметить, что все предыдущие попытки использования SSD приводили к улучшению исключительно на поведенческом уровне, и то после продолжительной когнитивной тренировки.
А) Вибрационный интерфейс "слухового вибростимулятора";
В) Графический интерфейс пользователя Matlab для управления стимуляцией;
С) Групповые значения порогов разборчивости речи (SRT) при звуковой и звуко-тактильной подаче речевого сигнала на фоне шума;
D) индивидуальные результаты (у испытуемого "6" порог снизился с 0,3 до -3,0 дБ).
"Полученные нами результаты имеют большое значение для будущих исследований, а также для возможного клинического и практического применения", –
отметил соавтор исследования, доктор технических наук Томаш Волак (руководитель исследовательского центра биовизуализации, Институт физиологии и патологии слуха, Всемирный центр слуха, Варшава, Польша). –
"Возможность 'слышать пальцами' существенно помогает слуху. Наш подход свидетельствует о том, что мультисенсорная стимуляция передает ту же информацию (в данном случае, разговорную речь, передаваемую через органы осязания в дополнение к органам слуха), обрабатываемую в той же области мозга (в данном случае, в речевых центрах). Таким образом, мультисенсорная стимуляция (звук + осязание) должна улучшать восприятие".
По словам ведущего автора исследования, доктора наук Катаржины Чешлы (Всемирный центр слуха, Варшава; Еврейский университет в Иерусалиме),
"наиболее убедительным аспектом нашего исследования является тот факт, что использование такого замещающего сенсорного устройства не требует никакой предварительной подготовки. Мы полагаем, что это может также помочь пожилым людям, которым сложно проходить длительное обучение. Вероятно, это первое исследование, демонстрирующее немедленный эффект замещающего сенсорного устройства и доказывающее, что мозг – гораздо более мультисенсорный орган, чем принято полагать".
"Эта работа – ощутимый шаг в направлении использования мультисенсорной пластичности мозга в качестве инновационной парадигмы компенсации сенсорных нарушений", – заявил доктор наук Бернхард Забель, главный редактор журнала Restorative Neurology and Neuroscience.
В дальнейшем ученые планируют усовершенствовать устройство и разработать тренировочные режимы с целью довести снижение порогов разборчивости речи до 10 дБ. Также предполагается создать МРТ-совместимую версию устройства для изучения процессов, протекающих в головном мозге нормальнослышащих и слабослышащих людей.