脳の「カクテルパーティー効果」を聞く

一部の人は、周囲の環境が人の声を覆い隠しているにもかかわらず、単一のスピーカーに集中できます。設定は、教室、バー、またはスポーツイベントである可能性があります。その能力は一意ではなく、心理学者によって「カクテルパーティー効果」と説明されています。

カリフォルニア大学サンフランシスコ校の脳神経外科医とポスドク研究員が主導する新しい研究努力は、選択的聴覚が脳でどのように機能するかを発見することに焦点を合わせました。

エドワード・チャン医学博士とニマ・メスガラニ博士は、重度のてんかんのために脳外科手術を受けていた3人の患者と協力しました。

この手術の一部には、発作を無効にする原因となる脳の部分を特定することが含まれます。この演習では、1週間の脳の活動をマッピングし、最大256の電極の薄いシートを脳の外表面または皮質の頭蓋骨の下に配置します。電極は、側頭葉の活動を記録します—聴覚皮質のホームです。

チャン氏は、頭蓋内の記録を安全に記録する機能は、脳の働きの基本的な知識を進歩させるユニークな機会を提供したと述べた。

「高解像度の脳の記録と強力なデコードアルゴリズムの組み合わせにより、これまでにない心の主観的な体験への窓が開かれます」とChang氏は述べています。

実験では、患者は、異なるフレーズが異なる話者によって話された、同時に再生された2つの音声サンプルを聞きました。 2人の話者の1人が聞いた言葉を特定するように求められました。

次に著者らは、新しい解読方法を適用して、被験者が脳の活動パターンを分析して聞いたことを「再構築」しました。

驚くべきことに、著者らは、聴覚皮質の神経反応は標的となる話者の神経反応しか反映していないことを発見しました。彼らは、彼らの解読アルゴリズムが、これらの神経パターンに基づいて、どの話者、さらには被験者がどの特定の言葉を聞いているかも予測できることを発見しました。つまり、リスナーの注意がいつ他の話者に迷ったかを知ることができます。

「アルゴリズムは非常にうまく機能したので、正しい応答だけでなく、間違った単語に注意を向けた場合でも予測できました」とChang氏は述べています。

新しい調査結果は、皮質でのスピーチの表現が外部の音響環境全体を反映するだけでなく、実際に私たちが本当に聞きたい、または聞く必要があるものだけを反映していることを示しています。

それらは、人間の脳がどのように言語を処理するかを理解する上で大きな進歩を表しており、老化中の障害、注意欠陥障害、自閉症、言語学習障害の研究に即座に影響を与えます。

さらにチャンは、いつかこのテクノロジーを神経補綴装置に使用して、コミュニケーションできない麻痺した患者の意図や考えを解読できるようになるかもしれないと言います。

いくつかの聴覚的手がかりを他の人よりも優先するように私たちの脳がどのように配線されているかを理解することは、音声コマンドの電子インターフェースが音声コマンドを適切にフィルターして音声コマンドを検出する方法を自動化および改善するための新しいアプローチを奨励するかもしれません。

脳が単一の音声に効果的に集中できる方法は、音声アクティブインターフェイスを備えた電子デバイスを開発する企業にとって大きな関心事です。

AppleのSiriなどのインターフェースを可能にする音声認識技術はここ数年で大きく進歩しましたが、人間の音声システムほど高度なものではありません。たとえば、平均的な人は、騒々しい部屋に足を踏み入れて、部屋の他のすべての声がミュートされているかのように、比較的簡単にプライベートな会話をすることができます。

音声認識は、自動音声認識研究のバックグラウンドを持つエンジニアであるメスガラニ氏は「人間は非常に優れているが、この人間の能力を機械でエミュレートすることは非常に難しいことがわかった」と語った。

研究論文がジャーナルに掲載されました 自然.

出典：カリフォルニア大学サンフランシスコ校（UCSF）