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.
4 часа назад
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

7 часов назад
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

4 часа назад
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

7 часов назад
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[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: