Hallgatom az agyban a „koktélparti hatást”

Egyesek összpontosíthatnak egyetlen beszélőre annak ellenére, hogy a környező környezet elfedi az ember hangját. A helyszín lehet tanterem, bár vagy sportesemény - a képesség nem egyedülálló, és a pszichológusok „koktélparti hatásként” írták le.

Egy új kutatási erőfeszítés, amelyet a Kaliforniai Egyetem vezetett - a San Francisco-i idegsebész és egy posztdoktori munkatárs arra összpontosított, hogy felfedezze, hogyan működik a szelektív hallás az agyban.

Edward Chang, MD, és Nima Mesgarani, Ph.D., három beteggel dolgoztak együtt, akik agyi műtéten estek át súlyos epilepszia miatt.

Ennek a műtétnek egy része magában foglalja a rohamok letiltásáért felelős agyi részek pontos meghatározását. Ez a gyakorlat magában foglalja az agy aktivitásának egy héten keresztüli feltérképezését, az agy külső felületén vagy kérgén a koponya alá helyezve egy vékony, legfeljebb 256 elektródás lapot. Az elektródák a temporális lebenyben rögzítik az aktivitást - a hallókéreg otthona.

Chang szerint a koponyán belüli felvételek biztonságos rögzítésének képessége egyedülálló lehetőségeket kínál az agy működésének alapvető ismereteinek előmozdítására.

"A nagy felbontású agyi felvételek és az erőteljes dekódoló algoritmusok kombinációja ablakot nyit az elme szubjektív tapasztalatába, amelyet még soha nem láttunk" - mondta Chang.

A kísérletek során a betegek két beszédmintát hallgattak meg, amelyeket egyszerre játszottak le nekik, amelyekben a különböző beszélők különböző kifejezéseket mondtak. Felkérték őket, hogy azonosítsák azokat a szavakat, amelyeket a két beszélő egyikének mondott.

A szerzők ezt követően új dekódolási módszereket alkalmaztak annak a „rekonstruálására”, amit az alanyok hallottak az agyi aktivitásmintázatuk elemzéséből.

A szerzők meglepő módon azt tapasztalták, hogy az auditív kéreg idegi válaszai csak a megcélzott beszélő válaszait tükrözik. Megállapították, hogy dekódolási algoritmusuk meg tudta jósolni, hogy melyik beszélőt, sőt, milyen konkrét szavakat hallgatja az alany az említett idegi minták alapján. Más szavakkal, meg tudták mondani, hogy a hallgató figyelme mikor tévedt egy másik előadóra.

"Az algoritmus olyan jól működött, hogy nemcsak a helyes válaszokat tudtuk megjósolni, hanem akkor is, ha rossz szóra figyeltek" - mondta Chang.

Az új eredmények azt mutatják, hogy a kéreg reprezentációja nem csak a teljes külső akusztikus környezetet tükrözi, hanem csak azt, amit igazán szeretnénk vagy hallanunk kell.

Jelentős előrelépést jelentenek annak megértésében, hogy az emberi agy hogyan dolgozza fel a nyelvet, amelynek közvetlen következményei vannak az öregedés során bekövetkező károsodás, figyelemzavar, autizmus és nyelvtanulási rendellenességek vizsgálatára.

Ezenkívül Chang azt mondja, hogy valamikor képesek leszünk használni ezt a technológiát neuroprotetikus eszközökre, hogy dekódoljuk a megbénult betegek szándékát és gondolatait, amelyek nem tudnak kommunikálni.

Annak megértése, hogy az agyunk hogyan van összekötve, hogy egyes hallási jeleket előnyben részesítsen másokkal szemben, új megközelítéseket ösztönözhet a hang által aktivált elektronikus interfészek szűrésének automatizálására és javítására a verbális parancsok megfelelő észlelése érdekében.

Az a módszer, amellyel az agy ilyen hatékonyan képes egyetlen hangra összpontosítani, jelentős figyelmet fordít azokra a vállalatokra, amelyek hang-aktív interfészekkel rendelkező elektronikus eszközöket fejlesztenek.

Míg az olyan interfészeket lehetővé tevő hangfelismerő technológiák, mint az Apple Siri, hosszú utat tettek meg az elmúlt években, közel sem olyan kifinomultak, mint az emberi beszédrendszer. Például egy átlagember viszonylag könnyedén bemehet egy zajos szobába és privát beszélgetést folytathat - mintha a szoba összes többi hangja elnémult volna.

A beszédfelismerés, mondta Mesgarani, az automatikus beszédfelismerési kutatás hátterével rendelkező mérnök, „olyan dolog, amiben az emberek kiemelkedően jók, de kiderült, hogy ennek az emberi képességnek a gépi emulálása rendkívül nehéz”.

A kutatási cikk megjelenik a folyóiratban Természet.

Forrás: Kaliforniai Egyetem, San Francisco (UCSF)