Isolamento naturale della voce: Gli scienziati rivelano come il cervello isola le voci in ambienti rumorosi

Per decenni, i neuroscienziati hanno studiato il "problema del cocktail party", ovvero la notevole capacità del cervello umano di sintonizzarsi intenzionalmente su una singola voce in mezzo a una cacofonia di rumori di fondo. Sebbene si sia capito da tempo che il cervello ottiene questa concentrazione interna amplificando l'attività dei neuroni sintonizzati su tratti audio specifici, in precedenza i ricercatori non avevano un modello computazionale funzionante per dimostrare che questo meccanismo fosse sufficiente per gli scenari del mondo reale.

Recentemente, un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato con successo una rete neurale artificiale che rispecchia questa capacità uditiva umana. Pubblicato sulla rivista Nature Human Behavior, lo studio rivela che il cervello utilizza una strategia scientificamente nota come guadagno di caratteristiche moltiplicative. In parole povere, il cervello agisce come un quadrante di volume altamente specifico. Quando una persona ascolta una voce target, il suo cervello amplifica i segnali neurali associati alle caratteristiche uniche di quella voce, come il suo tono, abbassando contemporaneamente il volume dei suoni concorrenti.

Per verificare questo, il team del MIT ha somministrato al suo modello artificiale un breve spunto audio di una voce specifica, seguito da una miscela rumorosa di altoparlanti sovrapposti. Il modello è riuscito a mettere in primo piano la voce di destinazione, e a far coincidere le prestazioni umane in diverse condizioni. Ha persino replicato i comuni errori di ascolto umano, come la difficoltà di separare due voci distinte che condividono altezze simili.

Nessuno dei nostri modelli ha avuto la capacità che hanno gli esseri umani, di essere guidati verso un particolare oggetto o un particolare suono e poi di basare la loro risposta su quell'oggetto o quel suono. Questa è stata una vera limitazione. - Josh H. McDermott, autore corrispondente del documento di questo studio.

Il modello ha anche permesso ai ricercatori di verificare rapidamente come la posizione spaziale influisce sull'ascolto. Il sistema ha previsto che la distinzione tra le voci è significativamente più facile quando i diffusori sono separati orizzontalmente piuttosto che verticalmente - un fenomeno che il team ha poi confermato nei test sull'uomo. I ricercatori sperano che questo modello apra la strada a impianti cocleari avanzati, che possano aiutare le persone a concentrare l'attenzione in modo più efficace in ambienti caotici.