У людей есть сверхъестественная способность сосредоточиться на одном голосе, даже среди какофонии голосов, встречающихся на многолюдной вечеринке или другом большом скоплении людей. Исследователи давно пытались определить точные механизмы, с помощью которых наш мозг обеспечивает эту замечательную избирательность в обработке звука, известную как "эффект коктейльной вечеринки."
В новом исследовании, опубликованном в журнале Neuron, доцент Университета Мэриленда Джонатан Саймон (биология / электротехника и компьютерная инженерия), недавно получивший докторскую степень в Мэриленде.D. выпускница Най Дин, ведущий автор Элана М. Зайон Голумбик из Колумбийского университета и его коллеги из Колумбийского и других университетов Нью-Йорка наконец-то открывают эти нейронные механизмы, используя данные, записанные непосредственно с поверхности мозга.
В людном месте звуки разных говорящих входят в наши уши смешанными вместе, поэтому наш мозг сначала должен разделить их, используя такие сигналы, как когда и откуда исходят звуки. Но у нас также есть возможность отслеживать определенный голос, который начинает доминировать над нашим вниманием, а затем и над нашей памятью. Одна из основных теорий предполагает, что мы можем это сделать, потому что наш мозг способен фиксировать шаблоны, которые мы ожидаем услышать в речи в определенное время, например, слоги и фразы в предложениях. Теория предсказывает, что в ситуации с конкурирующими звуками, когда мы тренируем наше внимание исключительно на одном человеке, речь этого человека будет доминировать при обработке информации нашим мозгом.
Конечно, внутри нашего мозга эта фокусировка и обработка принимает форму электрических сигналов, бегущих по сложной сети нейронов в слуховой коре.
Чтобы понять, как нейроны все понимают, исследователи использовали устройство записи сигналов мозга, называемое электрокортикографией (ЭКоГ). Эти устройства, имплантированные непосредственно в кору головного мозга, используются в хирургии эпилепсии. Они состоят из примерно 120 электродов, расположенных в виде массива над боковой корой головного мозга.
С разрешения хирургических пациентов исследователи дали им задачу на понимание, похожую на коктейльную вечеринку, в которой они посмотрели короткий 9-12-секундный фильм, в котором два говорящих одновременно говорят бок о бок. Реплика в фильме указывала, какого говорящего человек должен попытаться послушать. ЭКоГ записывала, что происходило в мозгу пациентов, когда они сосредотачивались на том, что говорил один из говорящих.
Исследователи выяснили, что низкочастотный "фазовый увлечение" сигналы и высокочастотные "модуляция мощности" работали вместе в мозгу, чтобы динамически отслеживать выбранного говорящего. В слуховой коре нижнего уровня и вблизи него внимание улучшает отслеживание речи, на которую мы обращаем внимание, в то время как игнорируемая речь все еще слышна. Но в областях коры более высокого порядка мы становимся более "селективный"- не обнаруживается отслеживание игнорируемой речи. Эта избирательность, кажется, обостряется по мере развития предложения говорящего.
"Это новое исследование подтверждает то, что мы уже видели с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ)," – говорит Саймон, занимающий совместную должность в Университете Мэриленда. Школа инженерии Джеймса Кларка и Колледж компьютерных, математических и естественных наук. Лаборатория Саймона использует МЭГ, распространенный неинвазивный метод нейровизуализации, для записи от обычных людей, а не от пациентов, перенесших нейрохирургию. "Фактически, методы анализа нейронных данных, разработанные в моей лаборатории для анализа результатов МЭГ, оказались фантастическими для анализа этих новых записей, взятых непосредственно из мозга."
"Нам очень приятно видеть, как низкочастотные и высокочастотные нейронные отклики работают вместе," говорит Саймон, "так как наши более ранние результаты MEG могли обнаружить только низкочастотные компоненты." Собственное исследование Саймона MEG в настоящее время изучает, что происходит, когда мозг больше не может различать говорящего на шумном фоне из-за эффектов старения или нарушения слуха.
Саймон также отмечает, что результаты нового исследования хорошо согласуются со слуховыми теориями другого исследователя из Мэрилендского университета, Шихаба Шаммы (Электротехника и компьютерная инженерия и Институт системных исследований), выпускницы Мэриленда Муньи Эльхилали (сейчас на факультете Университета Джонса Хопкинса). , и их коллеги, которые являются частью обширной совместной семьи исследователей нейробиологии из Мэриленда.
Лучшее понимание эффекта коктейльной вечеринки может в конечном итоге помочь тем, у кого есть проблемы с расшифровкой одного голоса в шумной обстановке, например некоторым пожилым людям и некоторым людям с синдромом дефицита внимания и гиперактивности или СДВГ. Это также может привести к усовершенствованию технологий, таких как сотовые телефоны, которые могут блокировать фоновые голоса, чтобы улучшить качество передачи голоса пользователя.
Статья называется "Механизмы, лежащие в основе избирательного нейронного отслеживания речи на «коктейльной вечеринке»."