Selbstversuche mit neuem Signalverarbeitungsalgorithmus
Verfasst: 19. Aug 2012, 12:39
Hallo,
eventuell gibt es eine Möglichkeit, Schäden an den OHCs durch geeignete Signaltransformation zumindest partiell auszugleichen. Wie mir nach einigen Ueberlegungen scheint, dürften geschädigte OHCs vielleicht in näherer oder auch etwas fernerer Zukunft mit das Gehör nicht belastenden Signalen so angesprochen werden, dass ein deutlicheres Hören möglich sein könnte.
Ich habe zu diesem Zweck einen Algorithmus entworfen, welcher auf Basis von vorverarbeiteten Signalen (durch FFT etc.) Verwendung finden könnte. Die Berechnungen müssten allerdings mindestens jede Zehntel-Millisekunde neu angestossen werden, was PRO(!) Frequenz Grössenordnung einige Billionen Gleitkomma-Operationen erfordern dürfte, und dies nur für einen einzigen Algorithmus.
Wollte man dies in Echtzeit durchführen, wäre man vermutlich auf Rechner des amerikanischen Verteidigungsministeriums angewiesen (die Rechner, welche sie für Atombombentests verwende(te)n, könnten geeignet (gewesen) sein).
Bis die in den Hörgeräten verbauten Mikroprozessoren so weit sind, dürfte es allerdings noch etwas dauern. Ich sehe allerdings die Möglichkeit, Audiomaterial mittels speziell für diesen Zweck zu entwickelnder Software z.B. über Nacht (oder während Wochen; kommt auch darauf an, ob sich der Algorithmus entscheidend auf Effizienz trimmen lässt) entsprechend aufzubereiten. So könnte man dann Musik-CDs, Audiospuren von Filmen, Hörspiele etc. in Sounddateien umwandeln, welche durch Schäden an den OHCs bedingte Schwerhörigkeiten in dem Sinne ausgleichen könnten, dass differenzierteres Hören ermöglicht wird.
Natürlich muss die Eingabe diverser Parameter möglich sein. Auch bei der Anwendung in Hörgeräten muss der Algorithmus im Idealfall bei jedem Tupel bestehend aus Frequenz und Pegel abgestimmt auf die individuellen Zustände der OHCs anders arbeiten. Probleme ergeben sich hier dadurch, dass die Erfassung des individuellen Zustandes der OHCs eine Herausforderung darstellt. Ausserdem wird dadurch die erforderliche Rechenleistung nochmals um ein Vielfaches erhöht. Vorteilhaft könnte sich auswirken, dass sich die individuellen Verhältnisse in der Cochlea, sind sie in einem Teilbereich einmal einigermassen genau erfasst, vermutlich zumindest in Bezug auf gewisse Aspekte zum grossen Teil generalisieren lassen dürften. Ich sehe jedoch auch eine Herausforderung darin, die erforderliche Genauigkeit erreichen zu können (sowohl in der Erfassung des individuellen Zustandes der OHCs (dieses Problem liesse sich allerdings durch Ausprobieren lösen) als auch in Bezug auf die Berechnungen selbst sowie auch in Bezug auf das Wissen um das möglichst präzise grundlegende Verhalten der Cochlea in Bezug auf Antworten auf Reize, welches als Basis für die Berechnungen dient).
Durch die im Zusammenhang mit der Entwicklung dieses Algorithmus durchgeführten Ueberlegungen bin ich ausserdem zur Erkenntnis gelangt (bzw. wurde ich in dieser bestätigt), dass bei Hörstörungen generell vermutlich mehr (zusätzliche) Probleme als bisher angenommen existieren, die nicht bei den OHCs liegen (sondern "danach"). Sonst würden die ucls meiner Einschätzung nach infolge von Recruitment relativ tief liegen, also eher in der Gegend um 90 dB (na gut, ob ein Recruitment immer zwingend einher geht mit einer Einschränkung des cochleären Verstärkungsmechanismus bzw. wie der Zusammenhang genau aussieht, weiss ich jetzt nicht im Detail). Diese Ueberlegungen bestätigen meine bisherige Sichtweise, die ich an dieser Stelle nicht näher spezifizieren möchte.
Als Fazit sehe ich eine Möglichkeit, durch Schäden an den OHCs bedingte Schwerhörigkeiten ausgleichen zu können, wobei vor allem das verloren gegangene Differenzierungsvermögen und gerade Probleme im Störschall speziell profitieren könnten, da sie so zu sagen direkt angegangen werden, indem versucht wird, das natürliche Verhalten der voll funtkionstüchtigen Cochlea zu erreichen.
Jetzt werde ich als Nächstes den Algorithmus implementieren und einige Modellversuche vornehmen. Dadurch hoffe ich dann abschätzen zu können, ob sich mit meinem Ansatz etwas anfängen lässt (negative Resultate heissen jedoch nicht zwingend, dass der Ansatz grundsätzlich falsch ist).
Gruss fast-foot
eventuell gibt es eine Möglichkeit, Schäden an den OHCs durch geeignete Signaltransformation zumindest partiell auszugleichen. Wie mir nach einigen Ueberlegungen scheint, dürften geschädigte OHCs vielleicht in näherer oder auch etwas fernerer Zukunft mit das Gehör nicht belastenden Signalen so angesprochen werden, dass ein deutlicheres Hören möglich sein könnte.
Ich habe zu diesem Zweck einen Algorithmus entworfen, welcher auf Basis von vorverarbeiteten Signalen (durch FFT etc.) Verwendung finden könnte. Die Berechnungen müssten allerdings mindestens jede Zehntel-Millisekunde neu angestossen werden, was PRO(!) Frequenz Grössenordnung einige Billionen Gleitkomma-Operationen erfordern dürfte, und dies nur für einen einzigen Algorithmus.
Wollte man dies in Echtzeit durchführen, wäre man vermutlich auf Rechner des amerikanischen Verteidigungsministeriums angewiesen (die Rechner, welche sie für Atombombentests verwende(te)n, könnten geeignet (gewesen) sein).
Bis die in den Hörgeräten verbauten Mikroprozessoren so weit sind, dürfte es allerdings noch etwas dauern. Ich sehe allerdings die Möglichkeit, Audiomaterial mittels speziell für diesen Zweck zu entwickelnder Software z.B. über Nacht (oder während Wochen; kommt auch darauf an, ob sich der Algorithmus entscheidend auf Effizienz trimmen lässt) entsprechend aufzubereiten. So könnte man dann Musik-CDs, Audiospuren von Filmen, Hörspiele etc. in Sounddateien umwandeln, welche durch Schäden an den OHCs bedingte Schwerhörigkeiten in dem Sinne ausgleichen könnten, dass differenzierteres Hören ermöglicht wird.
Natürlich muss die Eingabe diverser Parameter möglich sein. Auch bei der Anwendung in Hörgeräten muss der Algorithmus im Idealfall bei jedem Tupel bestehend aus Frequenz und Pegel abgestimmt auf die individuellen Zustände der OHCs anders arbeiten. Probleme ergeben sich hier dadurch, dass die Erfassung des individuellen Zustandes der OHCs eine Herausforderung darstellt. Ausserdem wird dadurch die erforderliche Rechenleistung nochmals um ein Vielfaches erhöht. Vorteilhaft könnte sich auswirken, dass sich die individuellen Verhältnisse in der Cochlea, sind sie in einem Teilbereich einmal einigermassen genau erfasst, vermutlich zumindest in Bezug auf gewisse Aspekte zum grossen Teil generalisieren lassen dürften. Ich sehe jedoch auch eine Herausforderung darin, die erforderliche Genauigkeit erreichen zu können (sowohl in der Erfassung des individuellen Zustandes der OHCs (dieses Problem liesse sich allerdings durch Ausprobieren lösen) als auch in Bezug auf die Berechnungen selbst sowie auch in Bezug auf das Wissen um das möglichst präzise grundlegende Verhalten der Cochlea in Bezug auf Antworten auf Reize, welches als Basis für die Berechnungen dient).
Durch die im Zusammenhang mit der Entwicklung dieses Algorithmus durchgeführten Ueberlegungen bin ich ausserdem zur Erkenntnis gelangt (bzw. wurde ich in dieser bestätigt), dass bei Hörstörungen generell vermutlich mehr (zusätzliche) Probleme als bisher angenommen existieren, die nicht bei den OHCs liegen (sondern "danach"). Sonst würden die ucls meiner Einschätzung nach infolge von Recruitment relativ tief liegen, also eher in der Gegend um 90 dB (na gut, ob ein Recruitment immer zwingend einher geht mit einer Einschränkung des cochleären Verstärkungsmechanismus bzw. wie der Zusammenhang genau aussieht, weiss ich jetzt nicht im Detail). Diese Ueberlegungen bestätigen meine bisherige Sichtweise, die ich an dieser Stelle nicht näher spezifizieren möchte.
Als Fazit sehe ich eine Möglichkeit, durch Schäden an den OHCs bedingte Schwerhörigkeiten ausgleichen zu können, wobei vor allem das verloren gegangene Differenzierungsvermögen und gerade Probleme im Störschall speziell profitieren könnten, da sie so zu sagen direkt angegangen werden, indem versucht wird, das natürliche Verhalten der voll funtkionstüchtigen Cochlea zu erreichen.
Jetzt werde ich als Nächstes den Algorithmus implementieren und einige Modellversuche vornehmen. Dadurch hoffe ich dann abschätzen zu können, ob sich mit meinem Ansatz etwas anfängen lässt (negative Resultate heissen jedoch nicht zwingend, dass der Ansatz grundsätzlich falsch ist).
Gruss fast-foot