Riduzione del rumore negli apparecchi acustici: gli effetti sulla corteccia uditiva

La tecnologie di riduzione del rumore (NR) in complesse scene uditive multi-talker ha dimostrato vantaggi sulle rappresentazioni corticali precoci e tardive in ascoltatori ipoacusici.

Un nuovo studio ha dimostrato i vantaggi delle tecnologie di riduzione del rumore in complesse scene uditive multi-talker sulle rappresentazioni corticali precoci e tardive in ascoltatori ipoacusici.

In ambienti multi-talker, con più oratori a parlare contemporaneamente, gli ascoltatori possono focalizzare la loro attenzione su un singolo oratore offuscandone altri che interferiscono.

La capacità di occuparsi selettivamente di una sorgente sonora è determinata dalla capacità di migliorare la rappresentazione corticale della sorgente target e sopprimere quella di sorgenti interferenti.

Tale attenzione selettiva può parzialmente dipendere da segnali acustici (frequenza fondamentale della voce, prosodia, posizioni spaziali degli oratori, …) che facilitano l’analisi del segnale in ingresso in rappresentazioni interne distinte per ciascun oratore.

Precedenti ricerche hanno analizzato la rappresentazione, l’elaborazione progressiva e gerarchica di complesse scene uditive multi-talker nella corteccia uditiva. Le prime risposte (< 85 ms) in aree simil-primarie sembrano rappresentare i singoli oratori con molta fedeltà e sono indipendenti dall’attenzione. Tuttavia, le risposte tardive (> 85 ms) nelle aree non primarie di ordine superiore rappresentano selettivamente l’oratore di interesse con una fedeltà significativamente maggiore rispetto alle fonti prive di interesse.

Lo studio

Motivato da questi risultati, l’obiettivo dello studio recentemente condotto da Alickovic e colleghi era di indagare l’effetto di uno schema di riduzione del rumore (NR) in un apparecchio acustico commercialmente diffuso sulla rappresentazione di complesse scene uditive multi-talker in fasi gerarchiche distinte della corteccia uditiva, utilizzando l’elettroencefalografia ad alta densità (EEG).

Sono state studiate le risposte EEG precoci (<85 ms) e tardive (> 85 ms) registrate in 34 soggetti con perdita uditiva neurosensoriale simmetrica da lieve a grave, portatori di apparecchi acustici retroauricolari bilaterali. I partecipanti sono stati istruiti a porre il focus su uno dei due oratori in primo piano mentre il rumore del chiacchiericcio di più oratori veniva riprodotto in sottofondo. È stato analizzato l’effetto dell’elaborazione NR sulla rappresentazione corticale di un parlatore target, parlatore mascherato, rumore in primo piano, di sottofondo e dell’intera scena acustica.

I vantaggi delle tecnologie NR

È stata utilizzata la ricostruzione dell’inviluppo per indagare la relazione tra NR e tracciamento corticale del discorso in diversi stadi del sistema uditivo. L’accuratezza della ricostruzione dell’inviluppo – ovvero la correlazione tra l’inviluppo dello stimolo ricostruito e l’effettivo inviluppo del discorso – è servita come misura della fedeltà della rappresentazione corticale del discorso. L’accuratezza della ricostruzione è migliorata per gli oratori target e mascheratore nell’emicampo anteriore, riducendo quella del rumore di sottofondo nelle risposte EEG tardive, in quanto influenzate dall’attenzione selettiva.

I risultati delle risposte precoci e tardive convalidano l’esame EEG come adatto a indagare e potenzialmente confrontare il grado in cui gli ascoltatori sono in grado di codificare diverse sorgenti sonore in ambienti di ascolto complessi. Esaminando la rappresentazione corticale dei singoli elementi nelle risposte precoci e tardive e come queste rappresentazioni siano influenzate da uno schema NR, lo studio compie un passo importante verso la determinazione dei benefici di uno schema NR sulla rappresentazione di complesse scene uditive multi-talker in diverse aree della corteccia uditiva nei soggetti con problemi di udito.

È possibile estendere i risultati ottenuti a quelli di un recente studio, il quale ha suggerito che le prime risposte nel giro di Heschl (aree primarie della corteccia uditiva) supportano una ricca rappresentazione della miscela di scene acustiche che può facilitare la decodifica e l’estrazione sia degli oratori target sia di quelli mascherati nelle aree corticali di ordine superiore.

Inoltre, la tecnologia NR può contribuire all’elaborazione del parlato negli ascoltatori ipoacusici fornendo una rappresentazione più ricca, ovvero una maggiore precisione di ricostruzione dell’intera miscela di scene acustiche, facilitando così l’estrazione e decodifica dei segnali di interesse nelle risposte EEG successive.

Conclusioni

L’uso della tecnologia NR ha contribuito al miglioramento della rappresentazione corticale dei segnali in primo piano e dell’intera scena acustica nelle prime risposte EEG, con una migliore rappresentazione del discorso target. L’uso dello schema NR ha portato anche ad una rappresentazione soppressa del rumore di fondo nelle risposte tardive. Insieme, le analisi delle risposte precoci e tardive ottenute dagli ascoltatori ipoacusici supportano la visione esistente dell’elaborazione gerarchica nella corteccia uditiva.

In conclusione, il presente studio ha dimostrato i vantaggi di uno schema NR sulla rappresentazione di complesse scene uditive multi-talker in diverse aree della corteccia uditiva negli ascoltatori con perdita uditiva.

Reference

Emina Alickovic, Elaine Hoi Ning Ng, Lorenz Fiedler, Sébastien Santurette, Hamish Innes-Brown and Carina Graversen Effects of Hearing Aid Noise Reduction on Early and Late Cortical Representations of Competing Talkers in Noise Front. Neurosci., 26 March 2021.

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Alessia Sanavio
Dottoressa in Tecniche Audiometriche e Tecniche Audioprotesiche, Università degli Studi di Torino.