Ouvir num espaço cheio pode parecer quase impossível. As vozes reverberam nas paredes, a loiça tilinta, a música fica a zumbir ao fundo e, de repente, todas as conversas se confundem numa barreira de ruído.
Para milhões de pessoas com perda auditiva, esse esforço não desaparece. Mesmo os aparelhos auditivos mais avançados podem tornar locais cheios verdadeiramente desgastantes.
Agora, uma equipa de investigadores concebeu algo que soa quase irreal.
Os especialistas desenvolveram um sistema auditivo capaz de perceber qual a voz que a pessoa quer seguir - ao interpretar a sua actividade cerebral.
Tecnologia auditiva guiada pelo cérebro
O estudo apresenta a primeira evidência directa, obtida em testes com seres humanos, de que uma tecnologia auditiva controlada pelo cérebro pode ajudar alguém a concentrar-se numa só voz no meio de uma multidão ruidosa.
Em vez de aumentar tudo o que entra pelos microfones, o sistema funciona mais à semelhança do próprio cérebro: detecta o orador a que o ouvinte está atento e amplifica essa voz, enquanto reduz as restantes.
O trabalho foi realizado por cientistas do Zuckerman Institute, da Columbia University. A investigação envolveu doentes com epilepsia que já tinham eléctrodos implantados no cérebro como parte do seu tratamento médico.
O autor sénior do estudo, Dr. Nima Mesgarani, é professor associado de engenharia electrotécnica na Fu Foundation School of Engineering and Applied Science, da Columbia.
“Temos desenvolvido um sistema que actua como uma extensão neural do utilizador, aproveitando a capacidade natural do cérebro para filtrar todos os sons num ambiente complexo, de modo a isolar dinamicamente a conversa específica que a pessoa deseja ouvir”, afirmou o Dr. Mesgarani.
“Esta ciência permite-nos ir além dos aparelhos auditivos tradicionais, que simplesmente amplificam o som, rumo a um futuro em que a tecnologia pode restaurar a audição sofisticada e selectiva do cérebro humano.”
Porque é que os aparelhos auditivos ainda têm dificuldades
Os aparelhos auditivos modernos são peças tecnológicas impressionantes. Conseguem atenuar o ruído do trânsito, tornar a fala mais nítida e ajudar as pessoas a ouvir sons que, de outra forma, poderiam escapar.
Ainda assim, há um desafio que continuam a resolver mal: quando várias pessoas falam ao mesmo tempo.
Na maioria dos casos, os aparelhos tratam as vozes de forma semelhante. Se houver três pessoas a falar por perto, o dispositivo aumenta as três. O ouvinte continua a ter de separar mentalmente o que interessa do que é ruído.
O cérebro humano, por norma, lida melhor com esta confusão. Os cientistas chamam-lhe o efeito cocktail party: mesmo em ambientes barulhentos, o cérebro consegue fixar-se num orador e “desligar” os outros. Há anos que os investigadores tentam construir dispositivos que imitem esta capacidade.
Em 2012, o Dr. Mesgarani e a sua equipa identificaram padrões de actividade cerebral associados à conversa concreta em que uma pessoa se concentra.
Certos padrões de ondas cerebrais correspondiam aos ritmos da fala, incluindo pausas e sons. Essa descoberta abriu caminho a dispositivos auditivos orientados pela atenção - e não apenas pelo volume.
Focar uma única voz
Para testar se a ideia poderia funcionar em tempo real, os investigadores colaboraram com doentes com epilepsia que se voluntariaram para o estudo durante procedimentos de monitorização cerebral.
Como estes doentes já tinham eléctrodos colocados no cérebro por razões clínicas, os cientistas puderam medir directamente a actividade neural enquanto os voluntários ouviam conversas sobrepostas.
O sistema recorreu a software de aprendizagem automática para analisar os sinais cerebrais e decidir qual o orador que o ouvinte queria escutar.
Assim que a voz “escolhida” era identificada, o sistema aumentava o volume desse orador e reduzia a conversa concorrente. O ajuste ocorria quase de imediato.
“Para isto funcionar em tempo real, o sistema tem de ser muito rápido, preciso e estável para que a experiência seja agradável para o ouvinte”, disse o Dr. Mesgarani.
Da teoria à aplicação
Uma das voluntárias ficou tão surpreendida com o resultado que acusou os investigadores de estarem a controlar o áudio em segredo.
Outros participantes pensaram imediatamente em familiares com dificuldades auditivas. Um deles resumiu assim: “Parece ficção científica.”
Os investigadores relataram que o sistema identificou de forma consistente qual a conversa a que os voluntários estavam a prestar atenção.
Os participantes compreenderam a fala com mais clareza, precisaram de menos esforço para acompanhar o que era dito e preferiram as conversas assistidas face às não assistidas.
Vishal Choudhari, primeiro autor do artigo, liderou o desenvolvimento e a avaliação do sistema.
“A questão central, ainda sem resposta, era saber se a tecnologia auditiva controlada pelo cérebro poderia ir além de avanços incrementais, rumo a um protótipo capaz de ajudar alguém a ouvir melhor em tempo real”, afirmou Choudhari.
“Pela primeira vez, mostramos que um sistema que lê sinais cerebrais para melhorar selectivamente conversas pode oferecer um benefício claro em tempo real. Isto faz a transição da audição controlada pelo cérebro da teoria para a aplicação prática.”
Implicações para além da perda auditiva
Segundo a World Health Organization, mais de 430 milhões de pessoas em todo o mundo vivem com perda auditiva incapacitante. Muitos referem que os ambientes ruidosos são a parte mais difícil do quotidiano.
As consequências não se limitam a perder palavras. Estudos dos últimos anos associaram a perda auditiva não tratada a riscos mais elevados de depressão, isolamento social e até demência.
A fadiga de escuta também pode esgotar mentalmente as pessoas após conversas longas em espaços movimentados.
Por isso, os investigadores consideram que este tipo de tecnologia poderá, no futuro, beneficiar muito mais do que apenas pessoas com problemas auditivos graves.
Uma versão futura poderá reduzir a carga mental em salas de aula, escritórios, aeroportos, restaurantes e encontros familiares.
Uma nova geração de tecnologias auditivas
A configuração actual está muito longe de ser algo que se use de forma casual. O estudo baseou-se em eléctrodos cerebrais implantados e utilizados em contexto hospitalar, não em dispositivos de consumo.
Os investigadores sublinham que ainda há um volume enorme de trabalho até que sistemas auditivos controlados pelo cérebro se tornem práticos.
Será necessário encontrar formas menos invasivas de ler a actividade cerebral e criar sistemas mais robustos, capazes de lidar com ambientes reais e desorganizados, onde os sons mudam constantemente.
Ainda assim, os especialistas consideram que o estudo representa um avanço importante.
“Os resultados assinalam um passo importante rumo a uma nova geração de tecnologias auditivas controladas pelo cérebro que se alinham com a intenção do ouvinte, potencialmente transformando a forma como as pessoas lidam com ambientes ruidosos e com vários interlocutores”, referiu o Dr. Choudhari.
Por agora, a tecnologia mantém-se experimental. Mas a ideia por trás dela é simples de compreender:
em vez de obrigar as pessoas a “lutar” contra o ruído, os futuros dispositivos auditivos poderão finalmente aprender a seguir a própria atenção humana.
O estudo completo foi publicado na revista Nature Neuroscience.
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