오티콘보청기의 새로운 청각기술 관점 - 브레인히어링2.0 (2)

브레인히어링 - 기초체계

이전에서 소개한 처리 과정과 인지를 결합함으로써, 소리가 귀에서 뇌로 어떻게 처리되고 해석되는지에 대한 전체적인 배경을 보여줍니다.(그림4)

 

[그림4] 브레인히어링(BrainHearing) 기초

1. 청취 및 신경코드(Neural code) 

이 단계는 청각 시스템의 가장 말초 부분(즉, 귀)을 포함합니다. 소리는 기계적인 에너지의 형태로 들어오며 뇌가 그 소리를 이해할 수 있게 신경코드(Neural code)로 전환됩니다 (Shinn-Cunningham & Best, 2008). 소리의 음향학적 특징을 포함하는 이 신경 코드(Neural code)는 그 정확도에 따라 이후의 단계에 영향을 미칠 수 있습니다.

 

2. 소리환경파악(Orient) 및 중점소리집중(Focus)

다음 단계는 소리를 식별하고 분리하는 데  특화된 뇌의 청각 피질영역에서 주로 발생합니다. 이 단계는 소리환경파악(Orient)과 중점소리집중(Focus) 단계로 더 세분화될 수 있습니다.

소리환경파악(Orient) 단계는 전반적인 소리 상황이 뇌에 표현(대상 형성)되는 단계이며, 중점소리집중(Focus) 단계는 관심있는 대상에 대한 인지를 향상시켜 선택적 주의집중을 활성화(대상 선택)하는 단계입니다.

 

3. 소리 인지(Recognize)

인지는 뇌가 소리를 이해하기 위해 사용가능한 작업 기억을 사용하는 단계입니다. 이 단계에서, 뇌는 의미를 추출하고 언어 이해, 주의 전환 및 암기와 같은 복잡한 인지 과정을 제어합니다. 또한 시각적 입력과 같은 다른 감각으로부터 정보를 수신하고 통합합니다. 기초를 살펴보면, 우리는 전반적인 소리 상황을 대표하는 좋은 음질이 정확한 말소리 이해 및 의사소통을 뒷받침 하기위한 필수 조건임을 알 수 있습니다. 이는 높은 정확도의 신경 코드(Neural code)가 소리환경파악(Orient) 및 소리 인지(Recognize)의 후속 단계를 훨씬 쉽게 만들 수 있기 때문입니다.

 

청력손실, 귀만의 문제가 아닙니다.

만약 청력을 잃으면 어떻게 될까요? 우리는 브레인히어링(BrainHearing) 기초에서 학습한 내용을 통해 악기를 예로 들어 청각 장애가 있는 사람들에게 발생할 수 있는 일을 예측할 수 있습니다.

 

청력 손실로 인해, 귀로 들어오는 소리의 질이 낮아져 정확도가 낮은 신경 코드(Neural code)가 생성되는 결과가 나타납니다. 색소폰의 높은 음역과 같은 소리의 세세한 부분을 들을 수 없기 때문에, 각 음원의 구별되는 특징들 중 일부는 흐릿해져 뇌는 집중 대상을 탐색하기 어려워집니다.

 

그러나, 청력 손실의 부수적인 영향은 이 외에도 더 많습니다. 소리를 듣기 위해 추가된 정신적 자원은 지속적인 주의력 및 주의 전환과 같은 다른 인지적 과정에 대한 자원이 적어진다는 것을 의미합니다 (Ronnberg et al., 2013).

이는 청각 장애가 있는 사람이 소리를 처리하기 위해 다른 뇌 영역에서 자원을 추가로 할당하는 것을 나타내며 (Peelle et al., 2011, Wingfield & Peelle, 2015), 소리 청취와 관련하여 특히 인지 능력의 감소에 큰 영향을 미칩니다 (Loughrey et al., 2018). 실제로, 나이와 관련 있는 청력 손실은  인지 손상, 감소 및  치매와 상당한 상관관계에 있다는 것을 보여줍니다 (Bames & Yeffe 2011;Albers et al., 2015).

 

[그림5] 3개 단계로 나뉘어진 삶에 따른 치매를 발생시킬 수 있는 위험 요소 (Livingston et al., 2020)

 

그림5는 우울증, 사회적 고립, 흡연 그리고 신체적 무기력과 같이 일반적으로 연구되는 다른 요소들과 비교해도 청력손실은 치매의 상당한 위험 요소라는 것을 보여줍니다. 또한, 이러한 위험은 청력손실의 정도가 심각해짐에 따라 더욱 악화됩니다(Lin et al.,2011). 누군가는 청력손실, 우울증, 신체적 무기력, 그리고 사회적 고립이 서로 악순환을 형성할 수 있다는 것을 알아차릴 수 있습니다. 어떤 사람이 청력손실을 경험하면, 청취노력의 증가를 경험하게 되고 이로 인해 사교 모임은 그들에게 도전이 될 수 있습니다. 이는 청력손실을 가진 사람들이 고통을 피하기 위해 사회적으로 고립되는 기간이 길어지는 결과로 이어지며, 이로 인한 우울증 증상은 주변 사람과의 접촉이 사라지면서 발생하기 시작할 수 있습니다. 결론적으로, 모든 위험 요소의 기여로 인해, 치매 발생 가능성은 점점 증가합니다.

 

우리는 무엇을 할 수 있을까요?

우리는 현재 청력손실이 귀부터 우리의 뇌까지 연장되는 결과에 도달한 것을 확인할 수 있습니다.

 

Grick 과 Sharma가 진행한 최근 한 연구에서 잘 피팅된 보청기를 정기적으로 사용하는 것이 사용자에게 어떤 도움이 될 수 있는지 조사한 결과, 신경 이미지 생성 기술을 사용하여, 시각에 의해 청각 피질이 받는 보상이 증가했음을 밝혀냈습니다. 그 후, 저자들은 청각 장애가 있는 사람이 척용한 보청기를 피팅하여 6개월 사용 후에 동일한 측정을 수행했습니다. 아래의 그림6은 그 결과를 보여줍니다.

 

[그림6] 보청기를 6개월 동안 사용하면 피질 재구성을 되돌리는데 도움이 됩니다. Grick and Sharma (2020)

이 그림은 보청기 사용 전에 활성화되었던 영역이 보청기 사용 후 정상 청력인의 수준과 훨씬 유사한 수준으로 되돌아 갔음을 보여줍니다. 결과적으로, 보청기 사용으로 뇌에서 보여지는 회복의 정도를 확인할 수 있습니다.

 

보청기 사용과 치매의 인과관계는 여전히 연구 중에 있으며, 중요한 것은 청력손실은 수정 가능한 위험 요소라는 것입니다. 예를 들어, Livingstone et al.(2020)은 과도한 소음으로 부터 귀를 보호하고 청력손실을 관리하기 위해 보청기 사용을 권장합니다.

 

결론

결론적으로, 소리환경파악(Orient)에서 첫 번째로 전반적인 소리 환경을 처리하고, 그 다음 중점소리집중(Focus)에서 주의를 기울이는 소리를 선택적으로 처리하고 증폭하는 과정으로 뇌에서의 소리 처리 방법을 논의했습니다. 이는 선택적 주의 집중이 발생하고 인지, 기억, 반응과 같은 다양한 인지 기능과 과정을 위해 다른 뇌 영역과 연결되는 단계입니다. 이를 통해 뇌가 자연스럽게 소리를 처리하기 위해서는 전반적인 소리 환경이 필요하다는 것을 시사합니다.

 

브레인히어링(BrainHearing) 체계는 뇌가 소리를 이해하는 방법 뿐만 아니라 보청기 사용자들이 더 나은 청취 경험을 위해 이 과정을 최적화할 수 있는 방법에 대한 훨씬 깊은 이해를 제공합니다. 게다가, 브레인히어링(BrainHearing)은 선택적 주의 집중과 같이 뇌 내부에서 직접적으로 관찰되는 이점을 보여주는 증거에 의해서도 뒷받침되고 있습니다 (Ng & Man 2020).

 

청력손실은 뇌로 들어가는 소리의 질을 떨어뜨리고, 노년의 다양한 건강 상태와 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다. 브레인히어링(BrainHearing)에 대한 새로운 관점은 청력손실 관리에 있어서 풍부한 소리 환경에 대한 높은 정확도를 위해 신경 코드(Neural code)의 필요성을 강조합니다. 보청기의 최적 피팅 그리고 정기적인 사용과 함께, 브레인히어링은 청각 관리의 다음 단계를 정의하는 데 중요한 개념을 제공합니다. 오티콘은 미래를 향해 나아가면서, 브레인히어링의 완전한 그림에 더해질 새롭고 흥미진진한 발견에 집중하고 있습니다.

* 소스 및 출처 : 오티콘기술백서 개정4판

 

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