Walka z ukrytym ubytkiem słuchu z użyciem cyfrowych bliźniaków
Prawie 60 milionów Europejczyków cierpi na ubytek słuchu, a dolegliwość ta staje się coraz powszechniejsza wraz z wiekiem. Zazwyczaj diagnozę przeprowadza się za pomocą testu identyfikującego najcichsze dźwięki o różnej wysokości. Jednak nawet osoby, które uzyskują normalne wyniki, mogą mieć trudności ze zrozumieniem mowy w głośnym otoczeniu, na przykład w restauracji pełnej klientów. Uważa się, że przyczyną tego ukrytego ubytku słuchu jest uszkodzenie połączenia między komórkami włoskowatymi a nerwem słuchowym, znane jako synaptopatia ślimakowa. „W 2009 roku naukowcy z Harvardu odkryli, że pierwszym objawem ubytku słuchu nie jest utrata komórek włosowatych w uchu wewnętrznym, lecz spadek liczby synaps”, wyjaśnia koordynatorka projektu EarDiTech(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Sarah Verhulst z Uniwersytetu w Gandawie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Belgii. „Oznacza to, że komórki rzęsate mogą pozostawać nienaruszone, ale sygnały wysyłane przez nie do mózgu nie są tak wyraźne, jak powinny”.
Nieinwazyjny test diagnostyczny synaptopatii ślimakowej
Obecnie nie ma klinicznej metody diagnozowania synaptopatii ślimakowej ani sposobu jej leczenia. Aby temu zaradzić, Verhulst postanowiła znaleźć lepsze metody diagnozowania tego schorzenia. Przed rozpoczęciem projektu EarDiTech jej zespół opracował test CochSyn – nieinwazyjny prototyp narzędzia diagnostycznego służącego do wykrywania synaptopatii ślimakowej. Składa się on z modelu cyfrowego przetwarzania sygnałów układu słuchowego – będącego de facto cyfrowym bliźniakiem – który odtwarza normalne funkcjonowanie słuchu in silico. Dzięki dostosowaniu tego modelu tak, aby symulował upośledzenie słuchu, zespołowi udało się zidentyfikować konkretny dźwięk, który wskazuje na funkcjonowanie synaps. „Ten konkretny dźwięk bardzo dobrze pobudza wszystkie dostępne synapsy naraz”, mówi Verhulst. „Kiedy odtwarzamy ten dźwięk, reakcje EEG (zapisu aktywności elektrycznej mózgu) są bardzo silne, gdy występuje wiele sprawnych synaps. W miarę postępującej utraty synaps sygnał EEG również zaczyna słabnąć”.
Możliwość stosowania w rzeczywistych warunkach klinicznych
Projekt EarDiTech opiera się na wcześniejszych pracach sfinansowanych przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w ramach projektu CochSyn. Dzięki wsparciu Europejskiej Rady ds. Innowacji(odnośnik otworzy się w nowym oknie) projekt EarDiTech pozwolił Verhulst i jej zespołowi przeprowadzić ten test diagnostyczny z fazy laboratoryjnej do klinicznej, wspierając tym samym strategię UE Europa na miarę ery cyfrowej(odnośnik otworzy się w nowym oknie) za pomocą sztucznej inteligencji zorientowanej na człowieka(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Badania kliniczne dostarczyły cennych dowodów potwierdzających korzyści dla pacjentów, a także przydatność testu w rzeczywistych warunkach klinicznych. „Te badania medyczne pozwoliły nam zebrać wyniki i stworzyć solidne uzasadnienie biznesowe”, zauważa. Wyniki badań opublikowano i opatentowano bodziec dźwiękowy. Kolejne kroki obejmują założenie spółki typu spin-off w celu wprowadzenia tej innowacji diagnostycznej na rynek. Oprócz diagnostyki zespół EarDiTech chciał również zaproponować rozwiązania poprawiające jakość życia pacjentów. „Celem było nie tylko diagnozowanie, ale także aktywna pomoc osobom z ukrytym ubytkiem słuchu w lepszym słyszeniu”, dodaje Verhulst. W celu reprezentowania pacjentów wykorzystano modele cyfrowe, których zadaniem było przetwarzanie mowy przy użyciu zaawansowanego uczenia maszynowego. W ten sposób powstały unikatowe, zindywidualizowane algorytmy przetwarzania dźwięku. Algorytmy te zostaną w dalszej perspektywie wykorzystane w spersonalizowanych aparatach słuchowych nowej generacji w celu indywidualnej kompensacji synaptopatii ślimakowej. Kolejne kroki obejmują nawiązanie współpracy z ekspertami ds. sprzętu oraz przetestowanie tej technologii w sektorze aparatów słuchowych. „Obecnie prowadzimy rozmowy z partnerami z branży aparatów słuchowych i chipów audio”, mówi Verhulst. „Liczymy, że uda nam się opracować strategię licencyjną, która pozwoli wprowadzić tę innowację na rynek”.