Ouvir numa sala cheia pode parecer quase impossível. As vozes reverberam nas paredes, a loiça bate, há música de fundo e, de repente, todas as conversas se misturam numa autêntica parede de ruído.
Para milhões de pessoas com perda auditiva, essa dificuldade não desaparece. Mesmo os melhores aparelhos auditivos podem tornar os locais com muita gente particularmente desgastantes.
Agora, uma equipa de investigadores concebeu algo que soa quase irreal.
Os especialistas criaram um sistema auditivo capaz de perceber que voz a pessoa quer escutar ao ler a sua actividade cerebral.
Tecnologia auditiva guiada pelo cérebro
O estudo apresenta a primeira evidência directa, em testes com humanos, de que a tecnologia auditiva controlada pelo cérebro pode ajudar as pessoas a concentrar-se numa única voz no meio de uma multidão ruidosa.
Em vez de tornar todos os sons mais altos, o sistema funciona de forma mais parecida com o próprio cérebro: detecta o orador a quem o ouvinte está a prestar atenção e reforça essa voz, reduzindo as restantes.
O trabalho foi desenvolvido por cientistas do Instituto Zuckerman da Columbia University. A investigação envolveu doentes com epilepsia que já tinham eléctrodos implantados no cérebro como parte do seu tratamento.
O autor sénior do estudo, o Dr. Nima Mesgarani, é professor associado de engenharia electrotécnica na Fu Foundation School of Engineering and Applied Science da Columbia.
“Desenvolvemos um sistema que actua como uma extensão neural do utilizador, tirando partido da capacidade natural do cérebro para filtrar todos os sons num ambiente complexo e isolar dinamicamente a conversa específica que a pessoa quer ouvir”, afirmou o Dr. Mesgarani.
“Esta ciência permite-nos pensar para lá dos aparelhos auditivos tradicionais, que se limitam a amplificar o som, rumo a um futuro em que a tecnologia possa restaurar a audição sofisticada e selectiva do cérebro humano.”
Porque é que os aparelhos auditivos ainda têm dificuldades
Os aparelhos auditivos modernos são peças de tecnologia notáveis. Conseguem reduzir o ruído do trânsito, tornar a fala mais nítida e ajudar as pessoas a ouvir sons que, de outra forma, poderiam passar despercebidos.
Ainda assim, há um obstáculo que continua a ser difícil de ultrapassar: quando várias pessoas falam ao mesmo tempo.
A maioria dos aparelhos auditivos trata as vozes de forma semelhante. Se houver três pessoas a falar por perto, o dispositivo amplifica as três. Depois, cabe ao ouvinte separar mentalmente aquilo que interessa do restante ruído.
O cérebro humano, em regra, faz isto muito melhor. Os cientistas chamam-lhe o efeito de festa de cocktail: mesmo em locais barulhentos, o cérebro consegue fixar-se num único interlocutor e ignorar os outros. Há anos que os investigadores tentam criar dispositivos que reproduzam essa capacidade.
Em 2012, o Dr. Mesgarani e a sua equipa identificaram padrões de actividade cerebral associados à conversa específica em que uma pessoa se concentra.
Determinados padrões de ondas cerebrais coincidiam com os ritmos da fala, incluindo pausas e sons. Essa descoberta abriu caminho a dispositivos auditivos orientados pela atenção, e não apenas pelo volume.
Focar uma única voz
Para perceber se a ideia poderia funcionar em tempo real, os investigadores trabalharam com doentes com epilepsia que se voluntariaram durante procedimentos de monitorização cerebral.
Como esses participantes já tinham eléctrodos colocados no cérebro por razões clínicas, os cientistas puderam medir directamente a actividade neural enquanto os voluntários ouviam conversas sobrepostas.
O sistema recorreu a software de aprendizagem automática para analisar os sinais cerebrais e determinar qual era o orador que o ouvinte queria acompanhar.
Assim que identificava a voz escolhida, aumentava o volume desse interlocutor e reduzia a conversa concorrente. O ajuste era feito quase de imediato.
“Para isto funcionar em tempo real, o sistema tem de ser muito rápido, preciso e estável para que a experiência seja agradável para o ouvinte”, disse o Dr. Mesgarani.
Da teoria à aplicação
Uma das voluntárias ficou tão surpreendida com o resultado que acusou os investigadores de estarem a controlar o áudio em segredo.
Outros participantes pensaram de imediato em familiares com problemas auditivos. Um deles limitou-se a dizer: “Parece ficção científica.”
Segundo os investigadores, o sistema identificou de forma consistente em que conversa os voluntários estavam focados.
Os participantes passaram a compreender melhor a fala, precisaram de menos esforço para acompanhar o que estava a ser dito e preferiram as conversas assistidas às não assistidas.
Vishal Choudhari, primeiro autor do artigo, liderou o desenvolvimento e a avaliação do sistema.
“A grande questão em aberto era saber se a tecnologia auditiva controlada pelo cérebro podia ir além de melhorias incrementais e avançar para um protótipo capaz de ajudar alguém a ouvir melhor em tempo real”, afirmou Choudhari.
“Pela primeira vez, demonstrámos que um sistema que lê sinais do cérebro para melhorar selectivamente conversas pode oferecer um benefício claro em tempo real. Isto faz a tecnologia auditiva controlada pelo cérebro passar da teoria para uma aplicação prática.”
Implicações para lá da perda auditiva
De acordo com a Organização Mundial da Saúde, mais de 430 milhões de pessoas em todo o mundo vivem com perda auditiva incapacitante. Muitos dizem que os ambientes ruidosos são a parte mais difícil do dia-a-dia.
As consequências vão além de falhar palavras. Estudos dos últimos anos associaram a perda auditiva não tratada a um maior risco de depressão, isolamento social e até demência.
A fadiga de escuta também pode esgotar as pessoas mentalmente após conversas longas em espaços movimentados.
Por isso, os investigadores defendem que este tipo de tecnologia poderá, um dia, ajudar muito mais do que apenas quem tem problemas auditivos graves.
Uma versão futura poderá diminuir o esforço mental em salas de aula, escritórios, aeroportos, restaurantes e encontros familiares.
Uma nova geração de tecnologias auditivas
A configuração actual está longe de ser algo que se possa usar no dia-a-dia. O estudo baseou-se em eléctrodos cerebrais implantados, usados em contexto hospitalar, e não em dispositivos de consumo.
Os investigadores admitem que ainda há muito trabalho pela frente antes de sistemas auditivos controlados pelo cérebro se tornarem viáveis.
Será necessário encontrar formas menos invasivas de ler a actividade cerebral e criar sistemas mais robustos, capazes de lidar com ambientes reais e desorganizados, onde os sons mudam constantemente.
Ainda assim, os especialistas consideram que o estudo representa um avanço importante.
“Os resultados representam um passo importante em direcção a uma nova geração de tecnologias auditivas controladas pelo cérebro, alinhadas com a intenção do ouvinte, com potencial para transformar a forma como as pessoas lidam com ambientes ruidosos com vários interlocutores”, salientou o Dr. Choudhari.
Por agora, a tecnologia continua a ser experimental. Mas a ideia por trás dela é suficientemente simples para qualquer pessoa compreender:
em vez de obrigar as pessoas a lutar contra o ruído, os dispositivos auditivos do futuro poderão finalmente aprender a seguir a própria atenção humana.
O estudo completo foi publicado na revista Nature Neuroscience.
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