Ученые выяснили, как мозг расшифровывает речь в шумных комнатах

Ученые обнаружили, что мозг по-разному декодирует речь в шумной обстановке в зависимости от громкости речи и нашего внимания к ней. Их исследование, используя нейронные записи и компьютерные модели, демонстрирует, что, пытаясь следить за разговором среди более громких голосов, наш мозг кодирует фонетическую информацию иначе, чем тогда, когда голос легко слышен. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PLOS Biology.

Практическая значимость работы

Исследование может иметь решающее значение для улучшения слуховых аппаратов, которые изолируют речь.

Новизна исследования

Исследователи во главе с доктором Нимой Месгарани (Nima Mesgarani) из Колумбийского университета (Columbia University) в США сообщают, что мозг по-разному обрабатывает речь в переполненном помещении в зависимости от того, насколько легко ее слышать и фокусируемся ли мы на ней.

В исследовании используется комбинация нейронных записей и компьютерного моделирования, чтобы показать, что, когда мы следим за речью, которая заглушается более громкими голосами, фонетическая информация кодируется иначе, чем в противоположной ситуации.

Актуальность исследования

Сосредоточиться на речи в переполненном помещении может быть сложно, особенно когда другие голоса звучат громче. Тем не менее, усиление всех звуков в равной степени мало что дает для улучшения способности изолировать эти трудно слышимые голоса, а слуховые аппараты, которые пытаются усиливать только присутствующую речь, все еще слишком неточны для практического использования.

Материалы и методы исследования

Чтобы лучше понять, как в таких ситуациях обрабатывается речь, исследователи из Колумбийского университета записали нейронную активность электродов, имплантированных в мозг людей, страдающих эпилепсией, во время операции на головном мозге. Пациентов просили обращать внимание на один голос, который иногда был громче другого («освещённое»), а иногда тише («замаскированное»). Исследователи использовали нейронные записи для создания прогностических моделей активности мозга.

Результаты научной работы

Модели показали, что фонетическая информация «освещённой» речи кодируется как в первичной, так и во вторичной слуховой коре головного мозга, а кодирование сопровождаемой речи усиливается во вторичной коре.

Напротив, фонетическая информация «замаскированной» речи кодировалась только в том случае, если это был присутствующий голос. Наконец, кодирование речи произошло позже для «замаскированной» речи, чем для «освещённой» речи. Поскольку «освещённая» и «замаскированная» фонетическая информация, по-видимому, кодируется отдельно, сосредоточение внимания на расшифровке только «замаскированной» части присутствующей речи может привести к улучшению систем декодирования слухового внимания для слуховых аппаратов, управляемых мозгом.

Винай Рагхаван, ведущий автор исследования, заключает: «Когда вы слушаете кого-то в шумном месте, ваш мозг восстанавливает то, что вы пропустили, когда фоновый шум слишком громкий. Ваш мозг также может улавливать фрагменты речи, на которых вы не сосредоточены, но только тогда, когда человек, которого вы слушаете, молчит по сравнению с ним».

Авторы другого исследования заявляют, что воздействие дорожного шума связано с повышенным риском деменции