Attending to the speech stream of interest in multi-talker environments can be a challenging task, particularly for listeners with hearing impairment. Research suggests that neural responses assessed with electroencephalography (EEG) are modulated by listener`s auditory attention, revealing selective neural tracking (NT) of the attended speech. NT methods mostly rely on hand-engineered acoustic and linguistic speech features to predict the neural response. Only recently, deep neural network (DNN) models without specific linguistic information have been used to extract speech features for NT, demonstrating that speech features in hierarchical DNN layers can predict neural responses throughout the auditory pathway. In this study, we go one step further to investigate the suitability of similar DNN models for speech to predict neural responses to competing speech observed in EEG. We recorded EEG data using a 64-channel acquisition system from 17 listeners with normal hearing instructed to attend to one of two competing talkers. Our data revealed that EEG responses are significantly better predicted by DNN-extracted speech features than by hand-engineered acoustic features. Furthermore, analysis of hierarchical DNN layers showed that early layers yielded the highest predictions. Moreover, we found a significant increase in auditory attention classification accuracies with the use of DNN-extracted speech features over the use of hand-engineered acoustic features. These findings open a new avenue for development of new NT measures to evaluate and further advance hearing technology.


翻译:研究显示,通过电子脑听觉学(EEG)评估的神经反应由听者听觉的注意力调节,显示有选择的神经跟踪(NT),NT方法主要依靠手动设计的声语和语言语言语音功能来预测神经反应。直到最近,没有具体语言信息的深神经网络模型(DNN)才被用来为NT提取语音功能,表明DNN层次的语音特征可以预测整个听音通道的神经反应。在本研究中,我们进一步调查类似DNN的语音模型是否适合用来预测对EEEG所观察到的相互竞争的语音的神经反应。我们记录EEG数据时使用了来自17个听众的64频道获取系统,正常的听力被指示要照顾两个相互竞争的谈话者中的一个。我们的数据显示,DNNNE的感应功能比手动的声学特征预测得要好得多。此外,对DNNNND层次的语音反应模型的分析显示,对高级语音特征的早期分析增加了对NT的预测。</s>

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