Hörgerät: Gehirnwellen erkennen und filtern einzelne Stimmen aus dem Hintergrund

Das menschliche Gehör macht sehr viel mehr, als nur Töne wahrzunehmen. Es kann in einer lauten Umgebung beispielsweise Geräusche ausfiltern, damit man etwa Stimmen besser wahrnimmt. Technische Geräte wie herkömmliche Hörgeräte können das nicht, weshalb Schwerhörige in lauten Umgebungen Schwierigkeiten haben, Gesprächen zu folgen.

Ein Forschungsteam um Nima Mesgarani von der Columbia University New York hat ein Hörgerät entwickelt, das mithilfe von Gehirnwellen einzelne Stimmen aus einer Geräuschkulisse herausfiltern kann. Eine Elektrode erkennt dabei, wenn sich die Person auf eines von zwei Gesprächen konzentriert und verstärkt dieses. Das andere werde unterdrückt, schreibt das Team in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience.

Mesgarani und sein Team haben das System an Epilepsiepatienten getestet, denen bereits eine Elektrode ins Gehirn eingesetzt wurde, um den Ursprung der Anfälle zu lokalisieren. Diese nutzten die Forscher, um die Gehirnaktivitäten der Probanden zu erfassen.

Dann spielte das Team den Probanden jeweils zwei überlappende Gespräche vor und wies sie an, sich auf eines von beiden zu konzentrieren. Das System erfasste automatisch, welchem die Versuchsperson folgte. Dieses stellte es in Echtzeit lauter, während es das andere leise wurde.

„Wir haben ein System entwickelt, das wie eine neuronale Erweiterung des Nutzers funktioniert, indem es die natürliche Fähigkeit des Gehirns nutzt, alle Geräusche in einer komplexen Umgebung zu filtern, um das bestimmte Gespräch, das der Nutzer hören möchte, dynamisch herauszufiltern“, sagte Mesgarani. Das klappte so gut, dass eine Probandin den Forschern sogar unterstellte, ihr nur ein Gespräch vorgespielt zu haben.

Gehirnwellen und Sprache angleichen

Mesgarani beschäftigt sich schon seit rund anderthalb Jahrzehnten mit diesem Thema: 2012 gelang es ihm, die Gehirnsignale zu identifizieren, die mit dem Hören einer bestimmten Konversation in Zusammenhang stehen. Das Team brachte die Spitzen und Täler in den Gehirnwellen mit Sprechen und Pausen in dem Gespräch in Zusammenhang. Darauf aufbauend hat das Team Algorithmen entwickelt, die einzelne Stimmen aus einer Gruppe isolieren können und jede Stimme in der Runde mit den Gehirnwellen vergleichen.

Die Arbeit zeige, dass man ein System entwickeln könne, das in Echtzeit Gehirnwellen erkennt und selektiv ein Gespräch verbessert, sagte Vishal Choudhari, der Erstautor der Studie. „Das bringt das Gehirn-gesteuerte Hören aus der Theorie zur praktischen Anwendung.“

Ziel der New Yorker ist, ein Hörgerät zu entwickeln, das die selektive Wahrnehmung des menschlichen Gehörs nachbilden kann.

(wpl)