Вы на улице и идете пешком, возможно, ускоряя шаг. Вы слышите рев двигателей автомобилей и мотоциклов, звон чашек и ложек из бара, разговоры группы людей, собравшейся на площади.
Среди этих голосов, в определенный момент, вы узнаете один, и легко идентифицируете его, осознав, что это ваш друг или знакомый.
Как это происходит, если одновременно ваши уши слышат огромное множество звуков и голосов других людей?
Исследователи из Колумбийского университета сумели ответить на этот вопрос.
Я узнаю твой голос среди тысячи людей
Процесс, который позволяет нам распознать и изолировать голос в толпе, происходит в слуховой коре - области нашего мозга, ответственной за слух.
Звук, поступающий в наш мозг, сначала проходит через внешнее ухо (область, которая улавливает звуковые волны и передает их барабанной перепонке), затем через среднее ухо, которое улавливает вибрации, передаваемые барабанной перепонкой, и передает их во внутреннее ухо через три маленькие кости.
Наконец, внутреннее ухо усиливает слуховую информацию и превращает ее в нервное сообщение. Этот электрический сигнал поступает в мозг, где слуховая кора выбирает то, что может представлять реальный интерес для слушателя.
Предыдущее исследование, опубликованное в журнале «Nature» в 2012 году, показало, что мы можем выбирать звуки для восприятия.
Так, когда мы говорим с одним человеком, наши мозговые волны меняются, чтобы иметь возможность различать характеристики голоса другого человека и игнорировать иные голоса.
Ученые долгое время пытались понять, как этот процесс происходит анатомически, в слуховой коре головного мозга.
Наш мозг умеет "чувствовать"
Нет ничего лучше, чем наблюдать за функционированием мозга напрямую. Как это сделать?
Пациент с эпилепсией, который переносит регулярные операции, вызвался добровольцем и позволил авторам исследования, опубликованного в журнале “Neuron”, имплантировать электроды в слуховую кору, чтобы волны его мозга могли быть изучены во время прослушивания им записей разговоров людей.
Электроды были вставлены в извилину Гешля и верхнюю височную извилину, поскольку именно через них проходит вся слуховая информация. Что же происходит на этом маршруте?
Как работает селективное прослушивание и в чем его смысл?
Собранные данные показали, что извилина Гешля дает богатое и многомерное представление о миксе звуков, доходящих до уха, в котором каждый голос отличается от другого по частоте. Никаких предпочтений тому или иному голосу в этой области выражено не было.
Верхняя височная извилина, напротив, усиливала голос определенного человека, придавая вес выходному сигналу, который исходил от круга Гешля.
Таким образом, происходит разделение функций между двумя участками слуховой коры: функция Гешля заключается в том, чтобы принимать звук, тогда как верхний височный круг выбирает из предложенных звуков важные, и все это занимает примерно 150 миллисекунд.
В мозге воспроизводится слуховой объект, изображение звука, которое позволяет нам продолжать слушать знакомый голос, например, друга.
Зачем нужно знать, как работает наша слуховая кора?
Полученные результаты могут послужить основой для составления механизмов, способных искусственно воспроизводить этот биологический процесс, как в слуховых аппаратах.
Те же авторы исследования объявили о разработке слухового аппарата, управляемого мозгом, который использует один из этих алгоритмов для усиления звучания голоса одного человека по отношению к другому.