[이편한보청기] 인간의 뇌는 소음속에서 어떻게 말을 이해할까?

두피를 통해 뇌의 전기적 활동을 측정하는 뇌파(EEG) 캡은 여러 다른 출처에서 오는 신호의 혼합물을 수집합니다. 사진: University of Rochester photo / J. Adam Fenster

청각 연구자들은 인간의 뇌가 시각적 음성 신호와 청각 신호를 어떻게 통합하는지 연구하고 있으며, 다감각 음성 처리를 더 잘 이해하고 청각 기술을 향상시키기 위해 인공와우 이식 환자들을 중심으로 연구하고 있습니다.

 

1. 획기적인 연구 : 이 연구는 특히 소음이 많은 환경에서 시각 정보와 청각 정보가 어떻게 융합되어 음성 이해를 돕는지 밝혀내는 것을 목표로 합니다.
2. 인공와우 이식에 초점 : 인공와우 이식을 받은 250명의 참가자를 모집함으로써, 이 연구는 이식 연령이 시각적 음성 신호에 대한 의존도에 어떻게 영향을 미치는지 탐구할 것입니다.
3. 기술적 영향 : 이 연구의 통찰력은 보청기 및 인공와우 기술의 발전으로 이어져 청각 장애인이나 난청인의 언어 이해도를 향상시킬 수 있습니다.

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시끄럽고 혼잡한 방에서 인간의 뇌는 시각적 음성 신호를 사용하여 혼란스러운 오디오를 보강하고 청취자가 화자의 말을을더 잘 이해할 수 있도록 어떻게 도울 수 있을까요? 대부분의 사람들은 화자의 입술 움직임과 제스처를 직관적으로 관찰하여 음성 이해의 공백을 메우는 데 도움이 된다는 것을 알고 있지만, 과학자들은 아직 그 과정이 생리적으로 어떻게 작동하는지 알지 못합니다.

 

로체스터 대학 의 생물의학 공학 및 신경 과학 조교수인 에드먼드 랄러(Lalor)는 "시각 피질은 뇌 뒤쪽에 있고 청각 피질은 측두엽에 있습니다"라고 말합니다. "그 정보가 뇌에서 어떻게 합쳐지는지는 잘 이해되지 않았습니다."

 

과학자들은 비침습적 뇌파(EEG)측정을 사용하여 사람들이 삐 소리, 딸깍 소리 또는 간단한 음절과 같은 기본적인 소리에 어떻게 반응하는지 연구하면서 이 문제를 해결해 왔습니다. 랄러와 그의 연구팀은 입술과 치아에 닿는 혀와 같은 관절의 구체적인 모양이 소음이 많은 환경에서 비슷하게 들릴 수 있는 "F", "S", "P" 또는 "D" 중 어느 것을 말하고 있는지를 청취자가 판단하는 데 어떻게 도움이 되는지 탐구함으로써 진전을 이루었습니다.

 

이제 랄로르는 연구를 한 걸음 더 나아가 자연스럽고 지속적이며 다감각적인 연설을 통해 문제를 탐구하고자 합니다. 미국 국립보건원(NIH)은 그에게 향후 5년간 약 230만 달러를 지원하여 연구를 진행할 것으로 예상됩니다. 이 프로젝트는 이전 NIH R01 보조금을 기반으로 하며, 원래 대학의 델 몬테 신경과학 연구소의 시드 펀딩으로 시작되었습니다.

 

인공와우 이식 환자 모니터링

 

이 현상을 연구하기 위해 랄러의 팀은 청각 시스템이 특히 시끄러운 사람들, 즉 청각 장애인이나 난청인, 그리고 인공와우를 사용하는 사람들의 뇌파를 모니터링할 것입니다. 연구진은 인공와우 이식을 받은 250명의 참가자를 모집하는 것을 목표로 하고 있으며, 연구자들은 뇌 반응을 측정할 수 있는 EEG 캡을 착용한 상태에서 다감각 음성을 시청하고 들을 수 있도록 요청할 것입니다.

 

"중요한 아이디어는 사람들이 생후 1년이 되었을 때 인공와우를 이식받는다면, 청각 입력을 1년 동안 받지 못했을 수도 있지만 청각 시스템이 청각 장애인과 상당히 유사한 방식으로 연결될 수 있다는 것입니다."라고 Lalor는 말합니다. "그러나 12세 때와 같이 나중에 이식을 받는 사람들은 청각 시스템의 중요한 발달 시기를 놓쳤습니다. 따라서, 우리는 그들이 화자의 얼굴에서 얻은 시각적 정보를 다르게 또는 그 이상 사용할 수 있다고 가정합니다. 왜냐하면 그들이 정보를 채우기 위해 더 많이 의존해야 하기 때문입니다"

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랄러는 로체스터 공과대학교의 인지 과학 박사 과정과 국립 청각, 지각, 인지 생태 센터를 이끄는 공동 수석 연구원 매튜 다이 교수와 함께 연구에 참여하고 있습니다, 또한 로체스터 대학교 메디컬 센터의 겸임 교수로도 재직 중입니다.

랄러는 두피를 통해 뇌의 전기 활동을 측정하는 뇌파 캡이 다양한 출처에서 나오는 신호를 혼합하여 수집한다는 것이 가장 큰 과제 중 하나라고 말합니다. 인공와우 이식 환자의 뇌파 신호를 측정하는 것은 이식물이 전기적 활동을 생성하여 뇌파 수치를 더욱 흐리게 만들기 때문에 과정을 더욱 복잡하게 만듭니다.

"엔지니어링 측면에서는 약간의 무거운 작업이 필요하지만, 여기 로체스터에는 신호 처리, 엔지니어링 분석, 계산 모델링을 사용하여 이러한 데이터를 다른 방식으로 분석하여 사용할 수 있도록 도와줄 수 있는 훌륭한 학생들이 있습니다."라고Lalor는 말합니다.

궁극적으로 연구팀은 뇌가 시청각 정보를 처리하는 방식을 더 잘 이해하면 청각 장애인이나 난청인 사람들에게 더 나은 기술을 제공할 수 있기를 희망합니다.

 

* 출처 : The Hearing Review

 

 

 

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