وقتی مغز تصمیم می‌گیرد چه صدایی را بشنوید
فناوری‌ای که با خواندن امواج مغزی، صدای موردنظر شما را از میان شلوغی جدا می‌کند

یکی از شگفت‌انگیزترین توانایی‌های مغز انسان، انتخاب یک صدا از میان ده‌ها صدای هم‌زمان است؛ قابلیتی که تقریباً هر روز از آن استفاده می‌کنیم، بی‌آنکه متوجه پیچیدگی عصبی آن باشیم. تصور کنید در یک رستوران شلوغ، مهمانی پرسر‌و‌صدا یا جلسه کاری پرازدحام نشسته‌اید، اما همچنان می‌توانید روی صدای فرد مقابل تمرکز کنید و گفت‌وگوی او را از میان انبوهی از صداها استخراج کنید. علوم اعصاب این پدیده را اثر مهمانی کوکتل (Cocktail Party Effect) می‌نامد؛ توانایی‌ای که مغز برای انتخاب توجه شنیداری به‌طور طبیعی انجام می‌دهد.

اما این توانایی همیشه بدون نقص عمل نمی‌کند. برای میلیون‌ها نفر از افراد کم‌شنوا، سالمندان یا حتی کسانی که در محیط‌های پرنویز دچار خستگی شناختی می‌شوند، مشکل اصلی فقط ضعیف شنیدن نیست؛ بلکه ناتوانی در جداسازی صداها و تمرکز بر یک گفت‌وگوی مشخص است.

فناوری جدید چگونه با امواج مغزی صدای موردنظر شما را تشخیص می‌دهد؟

پژوهش جدیدی که توسط محققان دانشگاه کلمبیا انجام شده، می‌تواند آغازگر نسل تازه‌ای از فناوری‌های شنیداری باشد؛ فناوری‌هایی که نه بر اساس شدت صدا، بلکه بر اساس توجه مغز عمل می‌کنند. پژوهشگران نشان داده‌اند که با تحلیل لحظه‌ای امواج مغزی می‌توان تشخیص داد فرد دقیقاً به کدام صدا توجه کرده و همان صدا را در همان لحظه تقویت کرد.

اساس این فناوری بر یک اصل مهم عصب‌شناختی استوار است. هنگامی که فرد روی صدایی خاص تمرکز می‌کند، فعالیت الکتریکی مغز با ریتم همان صدا همگام می‌شود. الگوریتم‌های یادگیری ماشین، امواج مغزی را با جریان‌های صوتی مختلف مقایسه می‌کنند و تشخیص می‌دهند کدام گفت‌وگو با فعالیت عصبی فرد هماهنگ شده است. سپس همان صدا تقویت و سایر صداها تضعیف می‌شوند؛ آن هم بدون اینکه کاربر هیچ فرمانی صادر کند.

این فناوری چگونه می‌تواند سمعک‌های هوشمند را متحول کند؟

برای آزمایش این فناوری، پژوهشگران با بیمارانی همکاری کردند که به دلیل جراحی صرع، الکترودهایی در مغزشان کاشته شده بود. شرکت‌کنندگان هم‌زمان به دو گفت‌وگوی متفاوت گوش می‌دادند و سیستم باید فقط بر اساس سیگنال‌های مغزی تشخیص می‌داد که تمرکز فرد روی کدام گفت‌وگو قرار دارد.

نتایج نشان داد این فناوری نه‌تنها در تشخیص صدای هدف دقت بالایی دارد، بلکه درک گفتار را بهبود می‌بخشد و خستگی شنیداری را نیز کاهش می‌دهد. برخلاف سمعک‌های رایج که تمام صداهای محیط را تقویت می‌کنند، این فناوری تلاش می‌کند دقیقاً همان صدایی را تقویت کند که مغز واقعاً قصد شنیدن آن را دارد.

رابط مغز و رایانه (BCI) چگونه قصد و توجه انسان را درک می‌کند؟

اهمیت این پژوهش فقط به ساخت سمعک‌های هوشمند محدود نمی‌شود. این مطالعه نشان می‌دهد که فناوری در حال عبور از مرحله‌ای است که صرفاً به دستورات مستقیم انسان پاسخ می‌داد. نسل جدید رابط‌های مغز و رایانه (Brain-Computer Interface یا BCI) تلاش می‌کنند مستقیماً با الگوهای توجه و قصد شناختی انسان تعامل داشته باشند.

به بیان دیگر، دستگاه‌های آینده ممکن است تنها به آنچه می‌گوییم واکنش نشان ندهند، بلکه بتوانند تشخیص دهند ذهن ما واقعاً روی چه چیزی متمرکز شده است. این تحول می‌تواند مسیر طراحی نسل آینده فناوری‌های هوشمند را تغییر دهد.

چرا محیط‌های شلوغ باعث خستگی شناختی و کاهش تمرکز می‌شوند؟

حتی اگر فردی مشکل شنوایی نداشته باشد، مغز او در محیط‌های پرنویز بخش بزرگی از منابع شناختی خود را صرف فیلتر کردن اطلاعات نامربوط می‌کند. به همین دلیل حضور طولانی‌مدت در محیط‌های شلوغ می‌تواند به خستگی ذهنی، کاهش تمرکز و افت کیفیت پردازش اطلاعات منجر شود.

این پژوهش نشان می‌دهد که شنیدن فقط یک فرآیند حسی نیست، بلکه یکی از پرهزینه‌ترین فعالیت‌های شناختی مغز است. علاوه بر این، کم‌شنوایی درمان‌نشده یکی از عوامل خطر مهم برای دمانس، افسردگی و انزوای اجتماعی محسوب می‌شود. اگر مغز دائماً مجبور باشد برای فهم گفت‌وگوها تلاش کند، منابعی که باید صرف حافظه، توجه و تعامل اجتماعی شوند، به پردازش شنیداری اختصاص خواهند یافت.

آینده فناوری‌های شنیداری؛ وقتی دستگاه‌ها با مغز هماهنگ می‌شوند

پژوهشگران تأکید می‌کنند که این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و نسخه فعلی آن به الکترودهای کاشته‌شده در مغز متکی است. بااین‌حال، مهم‌ترین دستاورد این مطالعه، اثبات یک ایده بنیادین است: اینکه مغز انسان می‌تواند مستقیماً در فرآیند انتخاب اطلاعات محیطی با فناوری همکاری کند.

در آینده، فناوری‌های شنیداری ممکن است فقط برای افراد کم‌شنوا کاربرد نداشته باشند، بلکه به ابزاری برای کاهش بار شناختی، حفظ انرژی ذهنی و افزایش کیفیت تمرکز در محیط‌های شلوغ تبدیل شوند. این پژوهش تصویری نو از رابطه انسان و فناوری ارائه می‌دهد؛ آینده‌ای که در آن دستگاه‌ها نه صرفاً به صداهای محیط، بلکه به توجه واقعی مغز پاسخ خواهند داد.

منبع : 

“Real-time brain-controlled selective hearing enhances speech perception in multi-talker environments” by Vishal Choudhari, Maximilian Nentwich, Sarah Johnson, Jose L. Herrero, Stephan Bickel, Ashesh D. Mehta, Daniel Friedman, Adeen Flinker, Edward F. Chang & Nima Mesgarani. Nature Neuroscience