Ученые выяснили, как мозг в шумном месте выделяет нужный голос из прочих — Naked Science
6 минут
София Жаботинская

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.
Вчера, 08:57
7 минут
СФУ

Ученые Сибирского федерального университета в составе международной группы изучили двумерные полимеры на основе тетраоксо[8]циркулена и атомов s-металлов таблицы Менделеева с помощью квантово-химического моделирования. Выяснилось, что модификация поверхности полимера тетраоксо[8]циркулена атомами кальция приводит к появлению сверхпроводимости при температуре ниже 14,5 К и возможной реализации двухуровневой системы на атомах кальция, перспективной для построения квантовых битов и последующей реализации в квантовых компьютерах.

Позавчера, 22:13
6 минут
Мария Азарова

Опрос среди совершеннолетних жителей разных российских регионов показал, что 64 процента из них не верят в естественное происхождение коронавируса — главным образом эта категория представлена людьми старше 40 лет.

Вчера, 21:17
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые провели комплексный анализ причин, по которым люди решают бросить высшее учебное заведение. Самым частым поводом оказалось разочарование в выбранной специальности или процессе образования в целом. При этом исследователи отмечают, что факторов, влияющих на отказ от окончания вуза, обычно несколько.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

26 февраля
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Позавчера, 10:00
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: