Bijen als inspiratiebron voor betere gehoorimplantaten

24 november 2022 Onderzoeksbericht

Je kent het wel: je zit op een feestje en iedereen praat door elkaar heen. Je moet moeite doen om de stem van je gesprekspartner tussen alle stemmen uit te filteren. Dat is al lastig voor mensen die goed horen, laat staan voor slechthorenden. Dit cocktailparty-effect is een probleem waar de huidige hoortoestellen en hoorimplantaten nog geen oplossing voor bieden. Neurowetenschapper Martijn Agterberg wil daar verandering in brengen, met bijen als grote inspiratiebron. Met zijn start-up BeephoniX doet hij mee aan de NWO Venture Challenge.

Richtinghoren

Mensen die normaal horen, kunnen zelfs met hun ogen dicht nauwkeurig inschatten waar een geluid vandaan komt. Geluid van rechts komt eerst in het rechteroor binnen, dan pas in het linkeroor. Het verschil in tijd wordt geregistreerd door onze hersenen, en daardoor weten we waar het geluid vandaan komt. Voor mensen met een gehoorapparaat/implantaat is dit heel lastig, omdat de huidige systemen niet kunnen richtinghoren. Hierdoor is het moeilijk voor mensen met een gehoorapparaat om een gesprek in een drukke omgeving te volgen: ze kunnen niet goed horen waar elk geluid vandaan komt.

Bijen

Neurowetenschapper Martijn Agterberg luisterde op een teamdag naar een presentatie van imker Marius Woensdrecht, toen hij zich realiseerde dat bijen waarschijnlijk kunnen richtinghoren. Agterberg: “Marius vertelde dat bijen kunnen horen. Ik vroeg toen waar de oren zaten. Die bleken op antennes te zitten die ze kunnen bewegen. Toen dacht ik: ‘Dat is niet voor niets, dat is mogelijk een mechanisme om te kunnen richtinghoren’.”

Bij bijen is de afstand tussen de oren zo klein dat er geen bruikbaar tijdverschil is om af te leiden waar geluid vandaan komt. En bijen hebben niet, zoals bij mensen, een mooi gevormde oorschelp die helpt bij het analyseren of het geluid van boven of onder komt. Een bij lokaliseert geluid dus op een andere manier dan een mens. Agterberg vermoedde dat een bij mogelijk zijn oren beweegt om te kunnen bepalen waar geluid vandaan komt. Met een NWO Open Mind subsidie kreeg Agterberg in 2020 de kans dit te onderzoeken.

‘Prompt vond ik een artikel van onderzoekers van Harvard uit 2019. Dat artikel gaat over de Drosophila, een fruitvliegje. Door zijn oren te bewegen, genereert de Drosophila zelf een Doppler-effect. Daar kunnen ze op scannen en dan weten ze waar het geluid vandaan komt. Briljant, en tegelijkertijd heel simpel.’

Hoorimplantaat: 5 tot 10 keer beter

Het idee voor een vertaalslag naar een beter gehoorimplantaat was snel gemaakt: als de richtinggevoeligheid van implantaten verbeterd kan worden, kan de kwaliteit van horen van slechthorende mensen verbeterd worden.

Agterberg: ‘Door een richtinggevoelige sensor toe te passen in microfoons voor implantaten kun je in potentie met één implantaat veel beter bepalen waar een geluid vandaan komt, en daardoor ook veel efficiënter het geluid verwerken in de geluidsprocessor. Hierdoor kan men beter gesprekken volgen in situaties met veel achtergrondlawaai. Door een verbeterde geluidsprocessor kun je dan met één hoorimplantaat beter spraak verstaan in complexe luistersituaties dan wanneer je met twee implantaten luistert.’

Prof. Mylanus van de afdeling KNO van het RadboudUMC en Dr. Martijn Agterberg

Met financiering uit een NWO Take-off subsidie bouwde Agterberg een prototype, en het werkt: het prototype heeft een 5 tot 10 keer betere zogenoemde ‘beamvormer’ en werkt daardoor 5 tot 10 keer beter dan de huidige hoorimplantaten.

Agterberg: ‘De markt voor hoortoestellen is enorm, in 2030 zal – mede door de veroudering – één op de vier mensen met een gehoorbeperking moeten omgaan. Wereldwijd zal dit resulteren in een omzet van meer dan 18 miljard euro op jaarbasis op het gebied van aanschaf van gehoorapparaten/ implantaten. Wij richten ons in de eerste instantie vooral op middenoorimplantaten. Daar zit echt een niche. Als ons product in die markt aanslaat, kunnen we uitwaaieren naar Cochleaire implantaten en hoortoestellen. En verder zien we nog kansen voor ons product buiten de hoorindustrie, bijvoorbeeld bij Defensie, voor toepassingen als Leak detection in high risk industries, in de muziekindustrie, maar ook in de Safety Earphones.’ Genoeg redenen dus om de stap naar de markt te maken.

Venture Challenge

Collega’s van Mercator Launch en Radboud Innovation Science wezen Agterberg op de Venture Challenge. Binnen die challenge krijgen startende academische ondernemers tien weken professionele ondersteuning bij het opzetten van een solide businesscase, om hun wetenschappelijke vinding naar de markt te brengen. Aan het eind van het programma pitchen de deelnemers hun plannen voor een jury met ervaren ondernemers en investeerders, die ook een winnaar uitroepen waarvoor een cheque van 25.000 euro klaarligt.

‘Inmiddels heb ik, mede dankzij Mercator Launch, en een heel betrokken team bestaande uit Klaas-Jan Kakebeeke, Patrick Wijnings en Marc van Dorth, een patent en een goed werkend prototype. In december hopen we van BeephoniX een bv te maken. ‘Door de Venture Challenge hebben we nu een solide businessplan’.

Ambitie genoeg

Ook voor de toekomst is er ambitie genoeg, zowel voor de onderzoekslijn als het perfectioneren van het prototype. ‘De eerste stap is het verkleinen van het prototype. Nu is het prototype 12 centimeter, in 2025 willen we dat verkleinen naar 2 centimeter en inbouwen in de processor van een hoorimplantaat.
Daarnaast wil ik graag onderzoeken hoe bijen hun oren bewegen. Is die beweging asymmetrisch? Is richtinghoren mogelijk door de verwerking van multisensorische informatie? Mogelijk kunnen we met deze informatie gehoorimplantaten en gehoorapparaten nog veel beter maken!’. Inmiddels is dit onderzoek gestart. Onder begeleiding van Martin Lankheet (WUR) en Richard van Wezel werken twee studenten aan dit onderzoek. De bijen die voor dit onderzoek gebruikt worden, worden beschikbaar gesteld door het Bijenhuis in Wageningen.

Op 17 november 2022 vonden de pitches plaats voor de NWO Venture Challenge Najaar 2022

Contactinformatie

Organisatieonderdeel: Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica, Donders Centre for Neuroscience, Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour