Слушане на „Ефект на коктейлно парти“ в мозъка

Някои хора могат да се съсредоточат върху един говорител, въпреки заобикалящата среда, която закрива гласа на човека. Обстановката може да бъде класна стая, бар или спортно събитие - способността не е уникална и е описана от психолозите като „ефект на коктейлно парти“.

Ново изследователско усилие, ръководено от Калифорнийския университет - Сан Франциско, неврохирург и постдокторант, фокусирано върху откриването как работи селективният слух в мозъка.

Едуард Чанг, доктор по медицина и доктор по медицина Нима Месгарани, са работили с трима пациенти, които са били подложени на мозъчна операция за тежка епилепсия.

Част от тази операция включва точно определяне на частите на мозъка, отговорни за деактивирането на гърчовете. Това упражнение включва картографиране на мозъчната активност в продължение на една седмица, с тънък лист с до 256 електрода, поставен под черепа на външната повърхност на мозъка или кората. Електродите записват активност в темпоралния лоб - дом на слуховата кора.

Чанг каза, че способността за безопасно записване на вътречерепни записи предоставя уникални възможности за усъвършенстване на фундаменталните знания за това как работи мозъкът.

„Комбинацията от мозъчни записи с висока разделителна способност и мощни алгоритми за декодиране отваря прозорец към субективното преживяване на ума, което никога не сме виждали досега“, каза Чанг.

В експериментите пациентите са слушали две проби от реч, възпроизведени едновременно, в които различни фрази са били произнасяни от различни оратори. Те бяха помолени да идентифицират думите, които чуха произнесени от един от двамата оратори.

След това авторите прилагат нови методи за декодиране, за да „реконструират“ това, което субектите са чували от анализ на техните модели на мозъчна активност.

Поразително е, че авторите установяват, че невронните реакции в слуховата кора отразяват само тези на целевия говорител. Те открили, че техният алгоритъм за декодиране може да предскаже кой говорител и дори какви конкретни думи субектът е слушал въз основа на тези невронни модели. С други думи, те биха могли да разберат кога вниманието на слушателя се отклонява към друг говорител.

„Алгоритъмът работи толкова добре, че можем да предскажем не само правилните отговори, но дори и когато обърнат внимание на грешната дума“, каза Чанг.

Новите открития показват, че представянето на речта в кората не отразява просто цялата външна акустична среда, а само това, което наистина искаме или трябва да чуем.

Те представляват основен напредък в разбирането как човешкият мозък обработва езика, с непосредствени последици за изучаването на увреждане по време на стареене, разстройство с дефицит на вниманието, аутизъм и нарушения на езиковото обучение.

В допълнение, Чанг казва, че някой ден ще можем да използваме тази технология за невропротезни устройства за декодиране на намеренията и мислите на парализирани пациенти, които не могат да общуват.

Разбирането за това как мозъкът ни е свързан, за да благоприятства някои слухови сигнали пред други, може да насърчи нови подходи към автоматизиране и подобряване на начина, по който активираните с глас електронни интерфейси филтрират звуците, за да открият правилно вербалните команди.

Методът, чрез който мозъкът може толкова ефективно да се фокусира върху един глас, е област от значителен интерес за компаниите, които разработват електронни устройства с гласово активни интерфейси.

Въпреки че технологиите за разпознаване на глас, които позволяват такива интерфейси като Siri на Apple, са изминали дълъг път през последните няколко години, те не са толкова сложни, колкото човешката речева система. Например, обикновен човек може да влезе в шумна стая и да проведе личен разговор с относителна лекота - сякаш всички останали гласове в стаята са заглушени.

Разпознаването на реч, каза Месгарани, инженер с опит в изследването на автоматично разпознаване на реч, е „нещо, в което хората са изключително добри, но се оказва, че машинната емулация на тази човешка способност е изключително трудна“.

Изследователската статия се появява в списанието Природата.

Източник: Калифорнийски университет, Сан Франциско (UCSF)