A Lendület program

Winkler István Lendület-ösztöndíjas kutató

Winkler István mta.hu

Kutatási téma

A hallásjavító készülékek intelligens funkciónak fejlesztése

A hallókészülékkel élők beszédértését könnyíthetik meg azok a kutatások, amelyeket Winkler István pszichológus, villamosmérnök folytat. Célja, hogy a hallásjavító készülékek intelligens funkcióinak fejlesztésével egy adott ember hangját el lehessen különíteni több vele párhuzamosan beszélőétől.

A munkában ismert magyar és külföldi szaktekintélyek, közöttük pszichológusok, nyelvészek, a számítógépes modellezés, illetve a szociális kommunikáció szakértői is részt vesznek. A nemzetközi tudományos élvonalban egyre inkább tért hódító multidiszciplinaritás jegyében működő kutató közösségnek rajtuk kívül több PhD-hallgató is tagja, de Winkler István még továbbiak felvételét tervezi.

A számára elsősorban kiszámíthatóságot és stabilitást jelentő Lendület széles körű tudományos együttműködést, valamint egy, a szokásosnál sokkal koncentráltabb kutatási projekt megvalósítását teszi lehetővé. Ezt segíti az a várhatóan a közeljövőben felépülő stúdiólaboratórium is, amelyben mind a hangingerek kontrollált bemutatása, mind a vizsgálati személy által hallható hangok rögzítése megoldható.

Befogadó intézet

MTA TTK Kognitív Idegtudományi és Pszichológiai Intézet

A kutatócsoport működési időszaka

2012-2018

Interjú a kutatóval

Az interjú 2012. június 20-án jelent meg az mta.hu-n.

Az észlelés kutatója

A hallókészülékkel élők beszédértését könnyíthetik meg azok a kutatások, amelyeket a Lendület program támogatásával az MTA TTK Kognitív Idegtudományi és Pszichológiai Intézetben folytathat Winkler István pszichológus, villamosmérnök. Célja, hogy a hallásjavító készülékek intelligens funkcióinak fejlesztésével egy adott ember hangját el lehessen különíteni több vele párhuzamosan beszélőétől.

Az idegrendszerből érkező, mérhető jelek és a hallási észlelés közötti kapcsolat témája foglalkoztatja immár évtizedek óta a villamosmérnöki kar elvégzése után pályáját az MTA akkori Pszichológiai Intézetében kezdő Winkler Istvánt. "Már az egyetemre kerülés előtt úgy képzeltem el, hogy a pszichológiát ötvözni szeretném valamivel; bár én eredetileg a matematikára gondoltam" – nyilatkozta az mta.hu-nak az interdiszciplináris megközelítés előnyeit azóta is kihasználó kutató, aki az idén első alkalommal meghirdetett Lendület III., vagyis a már kiemelkedően sikeres vezető kutatói pályával rendelkező, 40-55 év közötti tudósok kategóriájában folytathatja tudományos munkáját az Akadémia kiválósági programjának támogatásával. "Amit a BME-n kaptam, mind konkrét kutatásaimban, az agyi elektromos jelek mérésében és feldolgozásában, mind általános tudományos szemléletem kialakításában egész pályámon segített." A hazai indulást követően Finnországban folytatott kutatásai hatására érdeklődése egyre inkább az észlelés vizsgálata felé fordult.

A hallókészülékek tervezésénél korábban világszerte elsősorban a hangok tulajdonságaira koncentráltak. Az MTA doktora azonban újszerű megközelítéssel az agyi folyamatok megismerésével próbálja megtalálni a hangforrások szétválasztásának módját. "A hagyományos mérnöki gondolkodás ezt a kérdést a bemeneti jelekben, tehát a fülbe érkező hangokban található információk irányából közelíti meg. Úgy tűnik azonban, hogy a probléma megoldása ebben a formában meghaladja jelenlegi lehetőségeinket" – indokolta a szemléletváltás szükségességét Winkler István. Szerinte ezért érdemes megvizsgálni, hogy az evolúció és az ember tanulással elsajátított készségei együttesen milyen megoldásokat kínálnak a problémára. A finn Risto Näätänen professzor elektrofiziológiai felfedezését kiaknázva társaival olyan objektív módszert fejlesztett ki, amelynek segítségével megállapítható, hogy a hallórendszer különböző hangsorokban milyen szabályosságokat fedez fel. "A mérés nem a vizsgálati személy tudatos észlelésén alapszik. Sőt, az sem szükséges hozzá, hogy az illető figyeljen a hangokra. Ez lehetővé teszi, hogy a mérést olyanokkal is el tudjuk végezni – például újszülött csecsemőkkel –, akik nem tudatosan vesznek részt a kísérletben, vagy nem is képesek arra" – hangsúlyozta Winkler István, hozzátéve, hogy az is kiderülhet: milyen információkat emel ki agyunk a hangsorokból akkor, ha valami másra figyelünk. A kutató reméli, hogy a módszer nyomán a mindennapi élethelyzetekben, például egy családi ebédnél is működő megoldást találhatnak a beszélők hangjának szétválasztására, így segítve a hallókészüléket használók jobb beszédértését.

Akusztikus szabályosságok megsértésével kiváltott hallókérgi válaszok  Az ábra bal oldalán („A” panel) szabályos (vékony vonal) és szabálysértő hangokra (vastag vonal) adott agyi mágneses válaszok láthatók két méréspontról elvezetve (a két görbepár). Piros szín jelzi a szabálysértésre jellemző agyi elektromágneses választ (a szabálysértő és szabályos hangokra adott válaszok különbségét). Az ábra jobb oldalán („B” panel), a baloldalon látható agyi mágneses válaszok forrásának helyét (a színes pontok) és az általuk keltett áram irányát (a pontokhoz kapcsolódó rövid szakaszok) jelölték be a kutatók a vizsgálati személy agyi MRI térképén: zöld, illetve kék színnel a szabályos illetve a szabálytalan hang kezdetére adott kérgi választ (a baloldalon látható görbék középső nagy felfelé mutató kitérését, az un. N1m komponenst), pirossal pedig a szabálysértés detektálását jelző kérgi aktivitást (a baloldalon pirossal színezett különbségi aktivitást). A jobb alsó sarokban látható sematikus ábra azt mutatja, hogy a források az agy mely „metszetén” helyezkednek el.  Az ábra alapján látható, hogy mind a hangkezdetekre adott kérgi válasz, mind a szabálysértés detektálást mutató idegi aktivitás a hallókéregből ered.

Akusztikus szabályosságok megsértésével kiváltott hallókérgi válaszok

Az ábra bal oldalán („A” panel) szabályos (vékony vonal) és szabálysértő hangokra (vastag vonal) adott agyi mágneses válaszok láthatók két méréspontról elvezetve (a két görbepár). Piros szín jelzi a szabálysértésre jellemző agyi elektromágneses választ (a szabálysértő és szabályos hangokra adott válaszok különbségét). Az ábra jobb oldalán („B” panel), a baloldalon látható agyi mágneses válaszok forrásának helyét (a színes pontok) és az általuk keltett áram irányát (a pontokhoz kapcsolódó rövid szakaszok) jelölték be a kutatók a vizsgálati személy agyi MRI térképén: zöld, illetve kék színnel a szabályos illetve a szabálytalan hang kezdetére adott kérgi választ (a baloldalon látható görbék középső nagy felfelé mutató kitérését, az un. N1m komponenst), pirossal pedig a szabálysértés detektálását jelző kérgi aktivitást (a baloldalon pirossal színezett különbségi aktivitást). A jobb alsó sarokban látható sematikus ábra azt mutatja, hogy a források az agy mely „metszetén” helyezkednek el.

Az ábra alapján látható, hogy mind a hangkezdetekre adott kérgi válasz, mind a szabálysértés detektálást mutató idegi aktivitás a hallókéregből ered.

Ismert magyar és külföldi szaktekintélyek, közöttük pszichológusok, nyelvészek, a számítógépes modellezés, illetve a szociális kommunikáció szakértői is részt vesznek a Lendület program keretében július elején megkezdődő munkában. A nemzetközi tudományos élvonalban egyre inkább tért hódító multidiszciplinaritás jegyében működő kutató közösségnek rajtuk kívül több PhD-hallgató is tagja, de Winkler István még továbbiak felvételét tervezi. Mint elmondta, a számára elsősorban kiszámíthatóságot és stabilitást jelentő Lendület széles körű tudományos együttműködést, valamint egy, a szokásosnál sokkal koncentráltabb kutatási projekt megvalósítását teszi lehetővé. Ezt segíti az a várhatóan a közeljövőben felépülő stúdiólaboratórium is, amelyben mind a hangingerek kontrollált bemutatása, mind a vizsgálati személy által hallható hangok rögzítése megoldható. A kutató a program fontos eredményének nevezte azt a valószínűsíthető hatást is, amelyet a benne részt vevő PhD-hallgatók és posztdoktorok révén a pályájuk kezdetén lévő fiatalokra gyakorol: "Abban, hogy a következő hazai kutatónemzedék képes legyen beilleszkedni a nagy, összetett tudományos programokba, kommunikálni más területek szakembereivel, átlátni saját tudományterületének viszonyát a projekt egészéhez, nagyon sokat segít, hogy hazai környezetben, fiatalon tehet szert ilyen tapasztalatokra."