Departmental Bulletin Paper Demonstration of a novel speech-coding method for single-channel cochlear stimulation
タンチャンネル カギュウ シゲキ システム ニ リヨウ カノウナ オンセイ フゴウカホウ ノ カイハツ

Tamai, Yuta  ,  Hiryu, Shizuko  ,  Kobayasi, Kohta I.  ,  タマイ, ユウタ  ,  ヒリュウ, シズコ  ,  コバヤシ, コウタ  ,  玉井, 湧太  ,  飛龍, 志津子  ,  小林, 耕太

58 ( 4 )  , pp.224 - 229 , 2018-01-31 , 同志社大学ハリス理化学研究所 , Transcription:ドウシシャ ダイガク ハリス リカガク ケンキュウジョ , Alternative:Harris Science Research Institute of Doshisha University
人工内耳が世界中で聴覚を再建するために用いられているが、電極を蝸牛内に挿入するには外科的な手術を必要とする。赤外光レーザーは熱感受性のチャネルを持つ神経から複合活動電位を誘発することができ、非接触刺激が可能である。そのため、赤外光レーザーを用いた補聴器は電極を蝸牛内に挿入することなく聴覚知覚を生み出せる。本研究の目的は、赤外光レーザー刺激を用いて知覚可能な音声を伝える音声符号化方法を開発することである。赤外光レーザーは一本一本の聴神経を刺激し分けられないので、すべての聴神経からの神経活動を同時に誘発する。そのため、この刺激はおそらくクリック音として知覚される。そのため、私たちは赤外光レーザーのシミュレーションをするためにClick-modulated speech soundを作成した。この音は、原音声のフォルマント周波数と振幅崩落と類似した繰り返し周期と振幅をもつクリック音である。5人の健聴者が実験に参加した。はじめに、被験者はClick-modulated speech soundを聞き、どのように知覚したかを4択の選択肢から選んだ。次に、被験者はこの音声を聞いてどのように聞こえたかをローマ字で回答用紙に記入した。選択肢問題と書き取り問題の両方で正答率がチャンスレベルよりも統計学的に高い値を示した。このデータは、Click-modulated speech soundは少なくとも部分的には音声として知覚され、赤外光レーザー人工内耳は難聴者の聴力を再建できる可能性を示した。
Cochlear implants are widely used to restore hearing, but implanting an electrode into the cochlea is a major surgical intervention. Infrared lasers generate compound action potentials from neurons with heat-sensitive channels and stimulate nerves without contacting tissues; therefore, an infrared laser-based hearing aid can produce auditory perception without requiring electrode insertion into the cochlea. The purpose of this study was to develop a speech-coding scheme using infrared laser stimulation to convey intelligible speech. Because the laser stimulation has a limited capacity to stimulate auditory neurons differentially, it evokes action potentials from the entire cochlear nerve simultaneously. Thus, the stimulation may be perceived as a clicking sound. We therefore created a click-modulated speech sound to simulate infrared laser stimulation. The sound was a repetitive click with a pitch (repetition rate) and amplitude similar to the formant frequency and amplitude envelope transition of an original speech sound, respectively. Five Japanese native speakers with normal hearing participated in the experiment. First, the subjects listened to the click-modulated speech sounds and answered questions about what they perceived, selecting from four choices; second, they listened to the sound and wrote down what they perceived, using the Roman alphabet. The percentages of correct answers on both the alternative-choice and dictation tests were significantly higher than the rates obtained by chance. Our data suggests that click-modulated speech sounds were at least partially intelligible, and that a hearing aid with an infrared laser could restore speech perception in hearing-impaired individuals.

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