想像一下,你正身處一場熱鬧的晚宴,笑聲、音樂和碰杯聲交織在一起。你試圖跟上對面的談話,卻發現每一個字都淹沒在噪聲中。對大多數人來說,這種"雞尾酒會效應"不過是偶爾的小煩惱,但對數百萬聽力受損者而言,這幾乎是每天都要面對的挑戰——即便在普通環境中也不例外。
現有助聽器的局限
現有的助聽器並不擅長判斷哪些聲音需要放大、哪些應該過濾,這常常讓使用者感到不知所措,甚至精疲力竭。就連在行駛的車內與家人交談這樣的日常場景,也可能令人心力交瘁——發動機轟鳴和路面噪聲被同步放大,形成持續的背景雜音,嚴重干擾語音辨識。
近年來,助聽器技術取得了顯著進步。例如,"自適應波束成形"技術可將麥克風朝向說話者;降噪功能可抑制背景噪音;部分設備甚至藉助機器學習,通過對上傳數據的分析,識別特定環境(如車內或聚會場所),並自動切換至對應的音頻設置。
儘管如此,作者在德克薩斯大學達拉斯分校攻讀博士期間,曾對聽力受損人群進行調研,一位老人的抱怨令她印象深刻:"我的耳朵能聽見,但大腦很累。"這句話讓她意識到:認知疲勞
,才是聽力技術中尚未被觸及的盲區。
腦波與瞳孔:助聽器的兩大革新方向
那麼,如果助聽器不只是擴音器,而是能夠"傾聽"使用者大腦信號的設備,會怎樣?作者設想,下一代智能助聽器不僅能增強聲音,還能讀取佩戴者的腦電波及其他關鍵生理指標,從而主動調整,改善聆聽體驗、緩解認知疲勞。
作者曾任哈曼國際(Harman International)高級音頻研究科學家,研究方向涵蓋認知神經科學、聽覺輔具與生物信號處理。她認為,有兩項技術尤其有望徹底革新助聽器:腦電圖(EEG)和瞳孔測量
(Pupillometry)。這兩項技術有望在未來十年內落地於商業產品。
聽力損失的全球規模
據世界衛生組織數據,全球超過4.3億人患有殘疾性聽力損失,其中包括3400萬兒童。預計到2050年,這一數字將攀升至25億,其中7億人需要干預治療。與此同時,全球每年因聽力損失問題造成的經濟損失接近一萬億美元,尚不包括孤獨感、抑鬱、焦慮、睡眠障礙等難以量化的身心代價。
然而,助聽器的普及率依然低迷。2024年《柳葉刀》發表的一項研究顯示,美國聽力受損成年人中,僅約13%會定期佩戴助聽器。原因涉及多方面:佩戴不適、社會偏見、價格高昂,以及在嘈雜環境中表現不佳所帶來的挫敗感。
EEG:讓助聽器感知大腦狀態
EEG是一項擁有百年歷史的無創技術,通過放置在頭皮上的電極,測量大腦的電活動,即通常所說的"腦電波"。在臨床領域,EEG長期用於癲癇診斷、睡眠監測及嬰幼兒聽力評估。隨著技術進步,EEG已從醫院遷移至消費電子領域,催生了神經反饋頭帶、腦機接口
遊戲等創新應用。
在助聽器領域,EEG技術能夠捕捉與語音認知相關的腦電波模式:當聽者專注聆聽時,其神經節律會與說話者的音節節奏同步;一旦背景噪音增強或注意力渙散,這種同步信號便會減弱,說明聽者正在認知上吃力掙扎。
德國奧爾登堡大學開發的cEEGrid
系統,將輕薄的粘貼式電極環繞耳廓排列,實現了低侵入性的耳周腦電採集;丹麥奧爾胡斯大學的耳式EEG系統則在便攜性與舒適度上做出了進一步優化。研究人員已驗證,這些耳周EEG系統能夠實時識別聽者在多人對話環境中所專注的說話對象。
一旦EEG檢測到聽者的語音追蹤能力下降,助聽器便可自動激活波束成形、增強噪聲消除等功能,哪怕周圍噪音水平並未明顯變化。例如,當聽力受損的駕駛員因路噪而難以集中精力與乘客交談時,助聽器可自動聚焦乘客聲音,並隱藏道路噪音。
走向商業化,仍有壁壘
當然,EEG助聽器的商業化落地仍面臨重重挑戰:腦電信號存在顯著的個體差異,需要個性化校準;信號本身容易受到干擾,需要算法進行降噪處理;此外,設備還須足夠小巧、節能,並能在日常活動中保持穩定工作,同時還需釐清數據所有權等倫理與監管問題。不過,隨著技術的快速疊代,這些障礙有望在不遠的將來被逐一克服。
瞳孔測量:透過眼睛感知聆聽壓力
除EEG之外,瞳孔測量技術也展示出獨特的潛力。人的瞳孔大小不僅受光線影響,還與注意力、喚醒水平和認知負荷密切相關。倫敦大學學院和荷蘭萊頓大學的研究表明,在嘈雜環境中處理語音時,聽力受損者的瞳孔擴張幅度顯著更大,這使得瞳孔變化可作為評估聆聽努力程度的客觀指標。
然而,將瞳孔測量整合進助聽器並非易事。實時瞳孔追蹤需要直視瞳孔的攝影機和紅外照明,這對體積微小的助聽器而言難以實現。更可行的路徑是將助聽器與智能眼鏡配合使用,藉助眼鏡內置的眼動追蹤硬體採集數據。Tobii、Pupil Labs等公司已推出支持實時瞳孔測量的輕量級頭戴設備,蘋果Vision Pro等AR/VR平台也內置了眼動追蹤傳感器,均可為音頻內容的瞳孔驅動自適應提供硬體支撐。
Emteq Labs正在研髮結合面部追蹤與瞳孔測量的"情緒感知眼鏡",儘管引發了一定的倫理爭議,但這類產品證明了在消費級可穿戴設備中嵌入生物信號監測的可行性。
未來展望:從設備中心到用戶中心
我們正處於聽覺技術範式轉變的臨界點——從以設備為中心,轉向以用戶為中心。未來五年,我們或許將看到EEG耳機與智能眼鏡協同工作的混合解決方案;未來十年,全集成生物信號驅動助聽器有望成為行業標配;展望更遠的未來,音頻系統甚至可能進化為認知伴侶,實時感知並響應佩戴者的心理狀態。
個性化聽力輔助技術,不只是追求更清晰的聲音,更是在減輕認知疲勞、緩解社交隔離,讓每一個聽力受損者都能自信地融入世界,重拾尊嚴、連接與快樂。
Q&A
Q1:EEG技術是如何幫助助聽器感知用戶狀態的?
A:
EEG通過放置在耳周或頭皮的電極,實時採集大腦電活動信號。當用戶專注聆聽某位說話者時,其神經節律會與對方的音節節奏產生同步;一旦注意力下降或認知負荷增加,這種同步信號便會減弱。助聽器檢測到這一變化後,可自動啟動波束成形、增強降噪等功能,幫助用戶更輕鬆地聽清語音,從而降低聆聽疲勞。
Q2:瞳孔測量技術怎麼和助聽器結合使用?
A:
瞳孔大小與認知負荷、聆聽努力程度密切相關。研究表明,聽力受損者在嘈雜環境中處理語音時,瞳孔擴張幅度更大。由於在微型助聽器中內置攝影機和紅外模組難度較大,更現實的方案是將助聽器與配備眼動追蹤功能的智能眼鏡配對使用。當系統檢測到瞳孔異常擴張時,助聽器可自動切換至更強的降噪模式或收窄指向性麥克風波束。
Q3:EEG助聽器什麼時候能買到?
A:
目前EEG助聽器尚未進入消費市場,仍處於研究階段。德國奧爾登堡大學、丹麥奧爾胡斯大學和麻省理工學院等機構正在積極推進相關技術研發。研究人員預計,結合EEG與智能眼鏡的混合方案有望在未來五年內出現,而全集成生物信號驅動助聽器則可能在十年內成為行業標準。






