Naturalna izolacja głosu: Naukowcy ujawniają, w jaki sposób mózg izoluje głosy w hałaśliwym otoczeniu

Przez dziesięciolecia neuronaukowcy badali "problem przyjęcia koktajlowego", czyli niezwykłą zdolność ludzkiego mózgu do celowego dostrojenia się do pojedynczego głosu pośród kakofonii hałasu w tle. Chociaż od dawna wiadomo, że mózg osiąga to wewnętrzne skupienie poprzez wzmocnienie aktywności neuronów dostrojonych do określonych cech audio, naukowcom brakowało wcześniej działającego modelu obliczeniowego, który udowodniłby, że mechanizm ten jest wystarczający dla rzeczywistych scenariuszy.

Niedawno zespół naukowców z Massachusetts Institute of Technology z powodzeniem opracował sztuczną sieć neuronową, która odzwierciedla tę ludzką zdolność słuchową. Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Human Behavior ujawnia, że mózg wykorzystuje strategię znaną naukowo jako multiplicative feature gains. Mówiąc prościej, mózg działa jak wysoce specyficzne pokrętło głośności. Kiedy dana osoba słucha docelowego głosu, jej mózg wzmacnia sygnały neuronowe związane z unikalnymi cechami tego głosu, takimi jak jego wysokość, jednocześnie zmniejszając głośność konkurencyjnych dźwięków.

Aby to przetestować, zespół MIT podał swojemu sztucznemu modelowi krótką wskazówkę dźwiękową konkretnego głosu, a następnie hałaśliwą mieszankę nakładających się głośników. Model z powodzeniem wysuwał głos docelowy na pierwszy plan, dopasowując się do ludzkiej wydajności w różnych warunkach. Odtworzył nawet typowe ludzkie błędy słuchania, takie jak trudności z oddzieleniem dwóch różnych głosów o podobnej wysokości.

Żaden z naszych modeli nie posiadał zdolności, jaką mają ludzie, do wskazywania konkretnego obiektu lub konkretnego dźwięku, a następnie opierania swojej reakcji na tym obiekcie lub dźwięku. To było prawdziwe ograniczenie. - Josh H. McDermott, autor korespondencyjny artykułu na temat tego badania.

Model ten pozwolił również badaczom szybko przetestować, jak lokalizacja przestrzenna wpływa na słuchanie. System przewidział, że rozróżnianie głosów jest znacznie łatwiejsze, gdy głośniki są oddzielone poziomo, a nie pionowo - zjawisko, które zespół następnie potwierdził w badaniach na ludziach. Naukowcy mają nadzieję, że model ten utoruje drogę dla zaawansowanych implantów ślimakowych, które mogą pomóc osobom skuteczniej skupić uwagę w chaotycznym otoczeniu.