【人工耳蝸應用突破】研究證實:聽障人士透過天竺鼠的大腦聽見了聲音!

【我們為什麼挑選這篇文章】新科技不斷突破,為聽障人士帶來更多新的體驗,例如,蘋果在今年 WWDC 大會中,展示了對話增強功能,幫助聽障人士隔著 AirPods 也能聽見人聲,及 Google 近期在《True Pixel Stories》影片展示的即時字幕功能,可在通話時把語音立即轉文字,為聽障人士排除溝通問題。

最近更有國外團隊,試著開發智慧眼鏡把語音跟文字翻譯成手語,然後以 AR 擴增實境的方式呈現。現在,更有「腦對腦介面」的科學新發現,為聽障人士又帶來了一道新曙光!(責任編輯:徐宇儂)

本文經 AI 新媒體量子位(公眾號 ID:QbitAI)授權轉載,轉載請連繫出處
作者:量子位

想知道你的寵物每天都在想什麼嗎?

現在,這事真的有可能實現了。

最近《Scientific Reports》發表的一篇研究中,科學家們成功把人類和天竺鼠的大腦連接在了一起。

他們發現, 人類可以識別天竺鼠腦內的語音資訊,識別率最高可達 70%

科學研究證實:聽障人士可透過天竺鼠大腦聽到聲音

也就是說, 人類和天竺鼠之間實現了腦-腦傳輸介面(brain-to-brain interface)

這不禁讓人想開個腦洞:

或許有一天,我們真的能跨物種腦電波交流了!

所以,人類識別天竺鼠腦內的訊息,是怎麼做到的?

首先,科學家們選擇讓人類聽到所傳輸的資訊。

為了能夠實現不同物種大腦之間的資訊傳輸,科學家們選擇把天竺鼠的大腦看做一個可以處理資訊的機器,即「編碼器」。

研究人員在天竺鼠的下丘腦植入多通道微電極,用它來記錄天竺鼠的神經反應模式。

試驗過程中,他們給天竺鼠聽一個單字,天竺鼠的聽覺系統會做出相應的反應,多通道微電極把這一過程中產生的訊號傳輸給人類。

而人類想要接收到訊號,則需要用到人工耳蝸,可以將它理解為一個解碼器。

人工耳蝸

測試結果顯示,有 34.8% 的聽障人士可選出正確單字

人工耳蝸本身可以把聲音轉化為一定形式的電訊號,通過植入人體內的電極系統刺激聽覺神經,從而恢復或重建人的聽覺功能。

在這項試驗中,研究人員只需要 把電訊號輸送給人工耳蝸,人體內的電極系統用這些訊號刺激聽覺神經,然後人就能聽懂天竺鼠所聽到的單字了

具體效果如何呢?

研究人員主要設置了兩種測試:

第一項測試中,受試者並不知道自己聽的是一個單字,他只需要描述出所聽到聲音的長度、節奏和音量;

第二項測試,則是讓受試者在給出的 4 個單字中,選出認為自己聽到的那一個。

判斷測試情況好壞主要也有兩個標準:

第一是測試對象是否可以選出正確的單字;

第二則是不考慮所選單字的對錯,只要測試對象能判斷出聲音訊號來自於同一個單字即可。

第二項測試總結果
第二項測試中的 21 組測試情況

總結而言,受試者在選擇單字的測試中的表現更好:

他們選擇出正確詞彙的機率在 34.8%;

能夠識別出同一個單字的機率有 53.6%,最高識別率達到了 70%。

而在描述測試中,在告知測試對象所聽到的聲音訊號來自於一個單字後,8 位受試者中有 6 人可以在 50% 以上的測試中識別出相同單字的訊號。

雖然成功率不是非常高,但是這樣的結果也足以讓人感到興奮了。

研究人員也表示, 成功率不高和試驗條件有一定關係。

比如天竺鼠下丘腦對低頻率聲音的記錄非常有限,500 赫茲以下的訊號幾乎沒有被記錄。

也就是說一些可以區別單字的關鍵頻率,可能沒有被記錄到。

受試者大腦接收訊號後的神經元光柵圖,從中可以看出,受試者接收的最低頻率為 500 赫茲

該研究中的測試對象均為人工耳蝸的使用者,他們的聽覺系統已經受損,神經也會出現相應地退化,所以這也會影響他們判讀聲音訊號的準確性。

人工耳蝸新應用,未來將幫助更多聽障人群體驗升級

如此 Cyberpunk 的研究,也讓網友們開了腦洞,有人就激動地表示:

我迫不及待想知道我家汪星人每天在想什麼!

我一定會又痴迷又害怕。

不過這項研究,並非為了讓你能知道自家狗兒的腦中在想啥。

本質上,它更多是為了探索新的聲音編碼方式。

科學家們可以透過研究動物編碼聲音資訊的方式,來開發新的語音編碼方式,進一步提升人工耳蝸在噪音感知、音樂編碼等方面的性能,為聽障人群提供更好的體驗。

該研究的通訊作者為西北大學范伯格醫學院的 Alan G. Micco 博士,目前他是一名耳鼻喉科醫生,主要研究領域為人工耳蝸、聽神經瘤。

 

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資料來源:Scientific ReportsY Combinator

(本文經 AI 新媒體量子位 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈跨物種腦-腦連接!聽障人士通過豚鼠大腦聽到了聲音
〉。首圖來源:Piqsels)

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