22.10.2019
София Жаботинская
10 005

Ученые выяснили, как мозг в шумном месте выделяет нужный голос из прочих

Исследователи из Колумбийского университета разобрались, как слуховая кора умудряется выделять один голос среди многих других и делать его «громче».

Мозг помогает нам услышать то, что нужно, несмотря на шум
Мозг помогает нам услышать то, что нужно, несмотря на шум /©museumca.org

В своей более ранней работе ученые под руководством Нимы Месгарани выяснили, что человеческий мозг избирателен в отношении звуков, которые он слышит. Когда мы прислушиваемся к кому-то на шумной вечеринке, остальные голоса в помещении сливаются в шум. Наша волновая мозговая активность изменяется, чтобы выделить звуки голоса интересующего нас собеседника и отсеять другие. В новом исследовании авторы хотели понять, как это происходит на уровне анатомии слуховой коры. Статья об этом опубликована в издании Neuron.

Слуховая кора — сложноорганизованная подсистема мозга. Первичная слуховая кора участвует в восприятии звуковых сигналов и передаче их во вторичную, где эти сигналы распознаются и декодируются. «Мы давно знаем, что области слуховой коры иерархически устроены, причем на каждом этапе происходит все более сложное декодирование, но мы не видели, как именно голос конкретного говорящего обрабатывается на этом пути. Чтобы понять этот процесс, нужно было напрямую регистрировать нейронную активность мозга»», — поясняет доктор Джеймс О’Салливан, ведущий автор статьи.

Первичная информация о звуке, обрабатываемая в височной доле коры больших полушарий мозга, анализируется иерархически. Вначале она попадает в поперечные височные извилины (извилины Гешля), а затем в верхнюю височную извилину. Чтобы понять, какие процессы протекают в момент распознавания голоса в этих регионах мозга, ученые сняли данные с помощью электродов.

Добровольцы, участвовавшие в эксперименте, нуждались в операции из-за эпилепсии, поэтому у авторов работы была возможность провести инвазивное обследование. Пациенты прослушивали записи разговоров людей, в то время как ученые регистрировали мозговую активность с помощью электродов, имплантированных в области извилин Гешля (HG) или верхней височной (STG).

Оказалось, у этих двух регионов есть четкое распределение ролей при интерпретации звуков. Изначально в HG попадает единый недифференцированный звук — смесь различных шумов и голосов. Там каждый компонент оказывается выделен различиями в частоте. В этом регионе ни один из голосов, одновременно декодировавшихся из общего «ковра» звуков, не был предпочтен другим. Совершенно другие данные получены из STG. Именно на этом этапе происходит выбор «ведущего голоса».

«Мы обнаружили, что голос одного говорящего или другого можно усилить путем правильного взвешивания выходного сигнала, поступающего от HG. Исходя из наших записей, вполне вероятно, что регион STG выполняет такое взвешивание», — рассказал доктор О’Салливан.

Стоит отметить, что все это происходит за 150 миллисекунд, что кажется самому человеку мгновенным. При этом STG формирует образ говорящего — слуховой аналог визуального образа, который мы создаем, представляя себе нечто, видимое глазами. Благодаря этому мы можем воспринимать речь человека как единое целое, даже если его голос периодически перекрывается более громкими звуками или реплики чередуются с ответами других людей.

По словам Месгарани, эта работа пролила свет на критично важные данные, которые необходимы для развития технологий речи и слуха. Они могут помочь при дальнейших разработках в области слуховых аппаратов и интерфейсов мозг-компьютер.

Недавно российские ученые из МФТИ продвинулись в разработке нейроинтерфейсов, прочитав и визуализировав мысли испытуемых в режиме реального времени, а американские исследователи объяснили, как у слепых улучшается слух.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 21:17
Илья Ведмеденко

Научно-производственное объединение «Энергомаш» передало в прошлом году двигатель РД-171МВ ракетно-космическому центу «Прогресс»: там его ждут стендовые испытания в составе первой ступени ракеты-носителя «Союз-5».

Позавчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

Вчера, 13:25
Николай Цыгикало

Создание грандиозной группировки спутников Starlink продемонстрирует принципиально новые качества, которые начинают проявляться у экстремально больших спутниковых систем. Их баллистические возможности могут оказаться неожиданными и позволят использовать такую мегагрупприровку совсем не по основному назначению. Например, можно оперативно превратить часть мирных спутников в оружие и выполнить боевую задачу, а после вернуть спутники к их обычной работе. Naked Science задался вопросом, насколько это возможно.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

26 января
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: