La commande adaptative du son pourrait aider les personnes souffrant de perte auditive. Image source : Vishal Choudhari, Maximilian Nentwich et al.
Il peut être difficile de tenir une conversation dans un lieu public bondé, et encore plus en cas de perte auditive, même légère. Mais que diriez-vous de pouvoir amplifier uniquement la personne que vous souhaitez entendre et de supprimer les autres ? Et si un ordinateur pouvait le faire automatiquement en lisant dans vos pensées ?
Lorsque nous nous concentrons sur une personne qui parle, nous suivons inconsciemment les variations progressives du volume de sa voix, qui diffèrent d’un locuteur à l’autre. Ce schéma caractéristique apparaît dans l’activité cérébrale de l’auditeur. Ces dernières années, des chercheurs ont réussi à identifier ce schéma vocal caractéristique dans un enregistrement cérébral, puis à reconnaître la voix écoutée, grâce à une technique appelée décodage de l’attention auditive (ADD : Auditory Attention Decoding).
Ces neurosciences fondamentales trouvent désormais des applications concrètes en médecine. En testant l’expérience réelle des auditeurs, les chercheurs progressent vers l’intégration future du contrôle de l’attention dans les appareils auditifs . Dans une étude publiée le 11 mai dans Nature Neuroscience, les chercheurs ont présenté à des participants deux voix concurrentes, puis ont ajusté le volume en temps réel en fonction de leur activité cérébrale. Le son modifié a amélioré la compréhension, réduit l’effort d’écoute et a tout simplement été préféré par les participants.
Cette étude constitue une importante preuve de concept. « Elle valide l’idée fondamentale selon laquelle l’amélioration auditive contrôlée par le cerveau peut améliorer la perception, tout en mettant en évidence les problèmes qui restent à résoudre avant que cela puisse devenir une solution pratique pour les patients », explique Inyong Choi , ingénieur et psychoacousticien à l’Université de l’Iowa, qui n’a pas participé à la recherche.
Amplifier les voix que vous voulez entendre
Selon l’ Organisation mondiale de la santé , plus de 400 millions de personnes dans le monde souffrent d’une déficience auditive invalidante. Aux États-Unis , environ 15 % des adultes vivent avec une forme ou une autre de perte auditive, souvent liée au vieillissement. Les déficits auditifs peuvent avoir de graves conséquences sociales et psychologiques. Le 7 mai, l’Agence pour les projets de recherche avancée en santé (ARPA-H) a annoncé un nouveau programme de financement pour la recherche sur les aides auditives , dont les objectifs incluent le contrôle neuronal ou la rétroaction.
Les appareils auditifs sont plus performants que jamais, affirme Bharath Chandrasekaran , neuroscientifique spécialiste de l’audition et du cerveau à l’Université Northwestern de Chicago. Cependant, ils peinent encore à fonctionner dans les environnements bruyants avec plusieurs interlocuteurs, situation critique où les personnes ont le plus besoin d’aide. « Il faut alors un peu de guidage. C’est là que le décodage de l’attention auditive intervient », explique Chandrasekaran.
L’étude a enregistré l’activité cérébrale de quatre sujets normo-entendants équipés d’électrodes implantées permettant de recueillir des données d’électroencéphalographie (EEG) de haute qualité, initialement conçues pour le suivi de l’épilepsie . Assis devant un ordinateur, les sujets devaient écouter attentivement un locuteur, tandis que des enregistrements étaient diffusés simultanément par deux haut-parleurs différents. Le système d’aide à la décision (AAD) suivait leur attention, puis ajustait le volume après quelques secondes.
Malgré une certaine variabilité, les quatre sujets ont rapporté une meilleure compréhension des propos tenus plus fréquemment lorsque le dispositif d’aide à l’écoute était activé. L’effort d’écoute, mesuré par la taille de la pupille, a diminué chez les deux sujets pour lesquels cette mesure a été effectuée. Enfin, tous les sujets ont préféré que le dispositif d’aide à l’écoute soit activé au moins 75 % du temps.
Un panel de 40 participants malentendants a ensuite écouté les mêmes voix, avec et sans ajustement du volume en fonction des EEG du sujet principal. Ils ont également constaté une amélioration de leur compréhension et de leurs préférences.
Les chercheurs ont également étudié la capacité des sujets à alterner leur attention entre les deux haut-parleurs, que ce soit sur commande ou de leur propre initiative. Le système était capable de basculer instantanément vers le haut-parleur préféré en environ 5 secondes. La sensibilité des auditeurs aux délais exigeait un traitement en temps réel des données cérébrales et audio inférieur à une demi-seconde.
Vers des appareils auditifs améliorés
« C’est une étape très importante. En même temps, si vous vous demandez : « Comment cela peut-il devenir un appareil ? », il y a en réalité de nombreux défis à relever », explique Nima Mesgarani , ingénieur à l’université Columbia et co-auteur de l’étude .
Par exemple, la technologie actuelle d’enregistrement cérébral au niveau du cuir chevelu pourrait ne pas fournir des données suffisamment précises pour des applications en temps réel. Il est possible que certaines personnes malentendantes bénéficient d’une amélioration auditive suffisante pour justifier des interventions invasives permettant un enregistrement cérébral de meilleure qualité, mais cela limiterait son utilisation à grande échelle. De plus, des dispositifs dotés de capacités de calcul supérieures pourraient ne pas être compatibles avec les appareils auditifs classiques.
Les experts ont indiqué souhaiter des recherches complémentaires avec un plus grand nombre de participants, notamment des personnes malentendantes, ainsi que des travaux plus approfondis sur l’EEG non invasif. Des scénarios d’écoute plus complexes permettraient de mieux évaluer les performances en situation réelle, avec potentiellement plus de deux interlocuteurs se déplaçant ou parlant par intermittence, le tout dans un environnement bruyant.
Mesgarani s’intéresse également à la manière dont les enregistrements cérébraux pourraient être utilisés avec l’IA pour améliorer l’audition et la communication de façon plus générale.
Au début de sa carrière, Mesgarani a travaillé avec des furets comme modèle animal de l’audition. « L’avantage de travailler avec des humains, c’est qu’ils peuvent décrire leur expérience », explique-t-il. Dans des témoignages publiés en même temps que l’article, les participants à l’étude ont décrit l’expérience d’entendre des sons modulés en fonction de leur propre activité cérébrale.
« Cela semble presque de la science-fiction », a déclaré un participant.
