Come l’ambiente esterno influisce sul modo in cui ascoltiamo

Come l’ambiente esterno influisce sul modo in cui ascoltiamo: lo studio del MIT

Il mondo che ci circonda lo viviamo attraverso i sensi. Questi fanno in modo da far percepire ciò che è intorno a noi. Uno studio del MIT fa emergere nello specifico come i suoni e l’ambiente circostante abbiano un’influenza su come percepiamo i toni, e quindi il modo in cui ascoltiamo. Per farlo hanno sviluppato un modello computazionale attraverso il quale si è replicato l’udito dei mammiferi, e nello specifico dell’uomo.

Questa nuova ricerca dei neuroscienziati del MIT suggerisce che i suoni che ascoltiamo solitamente hanno plasmato il nostro senso dell’udito, ottimizzandolo per i tipi di suoni che incontriamo più spesso.

In uno studio riportato il 14 dicembre sulla rivista Nature Communications, i ricercatori guidati dal ricercatore associato del McGovern Institute for Brain Research, Josh McDermott, hanno utilizzato la modellazione computazionale per esplorare i fattori che influenzano il modo in cui gli umani sentono il tono della sonorità. La percezione del tono del loro modello assomigliava molto a quella degli umani, ma solo quando veniva “addestrato” usando musica, voci o altri suoni naturalistici. Nello specifico McDermott è interessato a comprendere meglio come il sistema nervoso umano percepisce il tono negli impianti cocleari, che inviano segnali elettrici del suono al nostro cervello nelle persone affette da sordità profonda e come questi in effetti non riescano a replicare perfettamente l’udito umano.

Mark Saddler, uno studente laureato e ricercatore CBMM, che ha co-diretto il progetto, e un primo laureato del K. Lisa Yang Integrative Computational Neuroscience Center, affermano così:

“Gli impianti cocleari possono fare un ottimo lavoro nell’aiutare le persone a comprendere il linguaggio, soprattutto se si trovano in un ambiente tranquillo. Ma in realtà non riproducono molto bene la percezione del tono. Uno dei motivi per cui è importante comprendere le basi dettagliate della percezione del tono nelle persone con udito normale è cercare di ottenere informazioni migliori su come lo riprodurremmo artificialmente in una protesi”.

Infatti l’obiettivo è quello ricostruire l’udito umano e il suo funzionamento mediante l’Intelligenza Artificiale. Poiché la percezione dei toni inizia nella coclea ed è trasformata in segnale elettrico che viene trasmesso al cervello mediante il nervo uditivo, occorre capire come fare a rendere più naturale e fluido questo sistema anche negli impianti artificiali.

Udito artificiale

McDermott, Saddler e l’assistente di ricerca Ray Gonzalez hanno così costruito un modello al computer chiamato “rete neurale profonda“. Le reti neurali sono un tipo di modello di apprendimento automatico ampiamente utilizzato nel riconoscimento vocale automatico e in altre applicazioni di intelligenza artificiale. Ma visto che questo sistema hai dei limiti strutturali, il team ha costruito un nuovo modello utile a riprodurre la percezione del tono.

Come spiega Saddler:

“Questi nuovi modelli di apprendimento automatico sono davvero i primi che possono essere addestrati per svolgere compiti uditivi complessi e farli effettivamente bene, a livello di prestazioni umane”.

Questo nuovo modello in pratica ha utilizzato delle ripetizioni di suoni, addestrandone il sistema a interpretarli. Ciò replica le proprietà uditive del nostro orecchio. Il team ha anche scoperto che i tempi con i quali i segnali nervosi giungono nella coclea vanno ad avere delle influenze sulla percezione dell’intonazione. Le cellule nervose in un essere sano si attivano in tempi prestabiliti. Se distorci questa relazione, questo andrà ad alterare la percezione del tono.

L’obiettivo dei ricercatori è fare in modo da creare dei modelli artificiali che possano aiutare le persone a interpretare meglio i toni e i suoni:

“Bisogna lavorare per fare in modo che gli impianti cocleari producano la normale percezione del tono. Ci deve essere un modo per riprodurre le informazioni temporali a grana fine nel nervo uditivo. In questo momento, non lo fanno e ci sono sfide tecniche per farlo accadere, ma i risultati della modellazione suggeriscono davvero abbastanza chiaramente che è quello che occorre fare.”

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