Mendengarkan 'Kesan Pesta Koktail' Di Otak

Sebilangan individu boleh memusatkan perhatian pada satu pembesar suara walaupun terdapat persekitaran sekitar yang mengaburkan suara seseorang. Pengaturannya mungkin kelas, bar, atau acara sukan - kemampuannya tidak unik dan telah digambarkan oleh psikologi sebagai "kesan pesta koktail."

Usaha penyelidikan baru yang diketuai oleh seorang pakar bedah saraf University of California - San Francisco dan rakan pasca doktoral memberi tumpuan untuk mengetahui bagaimana pendengaran selektif berfungsi di otak.

Edward Chang, M.D., dan Nima Mesgarani, Ph.D., bekerja dengan tiga pesakit yang menjalani pembedahan otak kerana epilepsi yang teruk.

Sebahagian daripada pembedahan ini melibatkan penentuan bahagian otak yang bertanggungjawab untuk melumpuhkan sawan. Latihan ini melibatkan pemetaan aktiviti otak selama seminggu, dengan kepingan tipis hingga 256 elektrod diletakkan di bawah tengkorak di permukaan luar otak atau korteks. Elektrod merekodkan aktiviti di lobus temporal - rumah bagi korteks pendengaran.

Chang mengatakan bahawa kemampuan untuk merakam rakaman intrakranial dengan selamat memberikan peluang unik untuk memajukan pengetahuan asas tentang bagaimana otak berfungsi.

"Gabungan rakaman otak beresolusi tinggi dan algoritma penyahkodan yang kuat membuka jendela kepada pengalaman subjektif minda yang belum pernah kita lihat sebelumnya," kata Chang.

Dalam eksperimen tersebut, pesakit mendengarkan dua sampel pertuturan yang dimainkan secara serentak di mana frasa yang berbeza diucapkan oleh penutur yang berbeza. Mereka diminta untuk mengenal pasti kata-kata yang mereka dengar yang diucapkan oleh salah seorang daripada dua penutur itu.

Penulis kemudian menggunakan kaedah penyahkodan baru untuk "membina semula" apa yang didengar oleh subjek daripada menganalisis corak aktiviti otak mereka.

Yang mengejutkan, para penulis mendapati bahawa tindak balas saraf di korteks pendengaran hanya mencerminkan tindak balas pembicara yang disasarkan. Mereka mendapati bahawa algoritma penyahkodan mereka dapat meramalkan penutur mana dan bahkan kata-kata khusus apa yang didengar subjek berdasarkan corak neural tersebut. Dengan kata lain, mereka dapat mengetahui kapan perhatian pendengar mengalihkan perhatian kepada pembicara lain.

"Algoritma berfungsi dengan baik sehingga kami dapat meramalkan bukan hanya respons yang tepat, tetapi juga ketika mereka memperhatikan kata yang salah," kata Chang.

Penemuan baru menunjukkan bahawa perwakilan pertuturan di korteks tidak hanya mencerminkan keseluruhan persekitaran akustik luaran tetapi sebaliknya apa yang sebenarnya kita mahukan atau perlu dengar.

Mereka mewakili kemajuan besar dalam memahami bagaimana otak manusia memproses bahasa, dengan implikasi langsung untuk kajian gangguan semasa penuaan, gangguan defisit perhatian, gangguan autisme dan pembelajaran bahasa.

Sebagai tambahan, Chang mengatakan bahawa suatu hari nanti kita dapat menggunakan teknologi ini untuk alat neuroprosthetic untuk menguraikan niat dan pemikiran dari pesakit yang lumpuh yang tidak dapat berkomunikasi.

Pemahaman tentang bagaimana otak kita disambungkan untuk memilih beberapa petunjuk pendengaran daripada yang lain dapat mendorong pendekatan baru ke arah mengotomatisasi dan meningkatkan bagaimana penyaring antara muka elektronik yang diaktifkan suara berbunyi untuk mengesan perintah lisan dengan betul.

Kaedah di mana otak dapat menumpukan perhatian pada satu suara dengan berkesan adalah bidang yang sangat menarik bagi syarikat yang mengembangkan peranti elektronik dengan antara muka aktif suara.

Walaupun teknologi pengecaman suara yang membolehkan antara muka seperti Siri Apple telah berjalan jauh dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi ini tidak semenarik sistem pertuturan manusia. Sebagai contoh, rata-rata orang dapat masuk ke bilik yang bising dan melakukan perbualan peribadi dengan mudah - seolah-olah semua suara lain di dalam bilik itu diredam.

Pengecaman pertuturan, kata Mesgarani, seorang jurutera dengan latar belakang penyelidikan pengecaman pertuturan automatik, adalah "sesuatu yang sangat baik pada manusia, tetapi ternyata mesin meniru kemampuan manusia ini sangat sukar."

Artikel penyelidikan muncul dalam jurnal Alam semula jadi.

Sumber: University of California, San Francisco (UCSF)