Une technologie pour résoudre le problème du cocktail
Dans une salle bondée, il est souvent difficile pour les utilisateurs d’aides auditives de se concentrer sur une seule conversation. Les appareils actuels amplifient tous les sons de manière indistincte, ce qui rend la communication épuisante dans les environnements bruyants. Une équipe de chercheurs dirigée par Nima Mesgarani, professeur et chercheur principal au Zuckerman Institute de l’université Columbia, travaille sur une solution fondée sur la lecture des ondes cérébrales pour identifier en temps réel la voix que l’auditeur souhaite entendre.
« Les aides auditives actuelles sont bonnes pour amplifier les sons et les voix, mais elles peinent à résoudre le problème classique du cocktail : décider quelle voix compte pour l’auditeur », explique Vishal Choudhari, auteur principal de l’étude publiée dans la revue Nature Neuroscience. L’objectif est de concevoir un système intelligent capable de renforcer un son ou une voix tout en réduisant le volume des autres sons, voix ou bruits de fond.
Un système de décodage de l’attention auditive
Les chercheurs ont développé des algorithmes d’apprentissage automatique en temps réel capables d’examiner les ondes cérébrales et d’identifier la conversation à laquelle un auditeur prête attention. Ils ont nommé ce dispositif « système de décodage de l’attention auditive en boucle fermée » (closed-loop auditory attention decoding, AAD).
Pour tester cette approche, l’équipe a recruté quatre participants à l’audition normale qui étaient déjà équipés d’électrodes intracrâniennes dans le cadre d’un suivi médical pour l’épilepsie. Les sujets étaient exposés à des enregistrements de deux sources sonores concurrentes, provenant de petites enceintes placées à gauche et à droite. Les enregistrements mettaient en scène des personnes de sexes variés discutant de sujets comme la nourriture, les voyages ou l’exercice, entrecoupés de « babil multi-locuteurs » et de bruits de piétons.
Comment le système fonctionne-t-il ?
Dès 2012, Mesgarani et ses collègues avaient découvert que les ondes cérébrales montent et descendent en fonction de l’attention d’une personne, avec des pics et des creux dont le timing correspond aux sons et aux silences d’une conversation. Dans la nouvelle étude, « le volume des conversations concurrentes était ajusté dynamiquement en temps réel en fonction des signaux cérébraux décodés », précise Choudhari.
Cette approche diffère des techniques actuelles de formation de faisceau (beamforming), qui amplifient les sons provenant d’une direction spécifique, généralement devant l’auditeur. « Les conversations réelles sont dynamiques », souligne Choudhari. « Les gens tournent la tête, changent d’attention ou écoutent même quelqu’un sans le regarder directement. »
Un potentiel prometteur mais encore lointain
Si l’idée est séduisante, elle est encore loin d’être prête pour une utilisation grand public. Pour l’instant, le concept repose sur l’implantation d’électrodes sur le cerveau en milieu clinique. Les quatre participants de l’étude étaient déjà porteurs de ces électrodes pour leur traitement de l’épilepsie, ce qui a facilité la recherche.
Choudhari insiste sur le fait que l’audition ne se résume pas à la compréhension des mots. « Deux personnes peuvent toutes deux comprendre ce qui se dit, mais l’une peut avoir besoin d’un effort mental bien plus important pour suivre la conversation. Cela peut devenir épuisant avec le temps. » De nombreux utilisateurs abandonnent leurs aides auditives précisément dans les situations où ils en auraient le plus besoin : restaurants, cafétérias, fêtes ou espaces sociaux animés.
Les prochaines étapes consisteront à miniaturiser le système et à le rendre compatible avec des électrodes non invasives, afin de pouvoir l’intégrer dans des appareils portables. L’équipe de Columbia poursuit ses travaux pour améliorer la précision et la rapidité du décodage, dans l’espoir de proposer un jour une aide auditive véritablement intelligente, capable de lire dans les pensées auditives de son utilisateur.
