Naturlig isolering av röster: Forskare avslöjar hur hjärnan isolerar röster i bullriga miljöer

I decennier har neurovetenskapsmän studerat "cocktailpartyproblemet", som är den mänskliga hjärnans anmärkningsvärda förmåga att avsiktligt ställa in sig på en enda röst mitt i en kakofoni av bakgrundsljud. Även om man länge har förstått att hjärnan uppnår detta interna fokus genom att förstärka aktiviteten hos neuroner som är inställda på specifika ljuddrag, saknade forskarna tidigare en fungerande beräkningsmodell för att bevisa att denna mekanism var tillräcklig för verkliga scenarier.

Nyligen lyckades ett team av forskare från Massachusetts Institute of Technology utveckla ett artificiellt neuralt nätverk som speglar denna mänskliga hörselförmåga. Studien, som publicerades i tidskriften Nature Human Behavior, visar att hjärnan använder sig av en strategi som vetenskapligt kallas multiplicative feature gains. Enkelt uttryckt fungerar hjärnan som en mycket specifik volymratt. När en person lyssnar på en viss röst förstärker hjärnan nervsignaler som är förknippade med röstens unika egenskaper, t.ex. dess tonhöjd, samtidigt som den sänker volymen på konkurrerande ljud.

För att testa detta matade MIT-teamet sin artificiella modell med en kort ljudkälla av en specifik röst, följt av en bullrig blandning av överlappande högtalare. Modellen lyckades lyfta fram målrösten och matcha den mänskliga prestandan under olika förhållanden. Den replikerade till och med vanliga mänskliga lyssningsfel, som att kämpa för att separera två distinkta röster som delar liknande tonhöjd.

Ingen av våra modeller har haft den förmåga som människor har, att bli uppmärksammade på ett visst objekt eller ett visst ljud och sedan basera sitt svar på det objektet eller det ljudet. Det har varit en verklig begränsning. - Josh H. McDermott, motsvarande författare till artikeln om denna studie.

Modellen gjorde det också möjligt för forskarna att snabbt testa hur rumslig placering påverkar lyssnandet. Systemet förutspådde att det är betydligt lättare att skilja mellan röster när högtalarna är separerade horisontellt snarare än vertikalt - ett fenomen som teamet sedan bekräftade i försök på människor. Forskarna hoppas att denna modell kommer att bana väg för avancerade cochleaimplantat som kan hjälpa individer att fokusera sin uppmärksamhet mer effektivt i kaotiska miljöer.