[Звук, Мозг] Мыши, мозг, звуковой VR и шумоподавление
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 3 месяца
Сообщений: 27286
Эксперименты на лабораторных мышах выявили способность мозга подавлять акустические шумы на уровне слуховой коры. Дэвид Шнейдер (David Schneider) с группой исследователей из Медицинской школы Университета Дьюка и Нью-Йоркского университета провели серию опытов, которая приблизила ученых к пониманию механизмов шумоподавления на уровне восприятия звука центральной нервной системой. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature. Ученые считают, что их исследование поможет понять, каким образом люди учатся говорить и исполнять музыку на различных инструментах, определить связь особенностей слуха человека и животных с конкретными участками слуховой коры. В экспериментах была использована аудиальная иллюзия (виртуальная реальность), разработанная для лабораторных животных.
Предмет исследования
В процессе эксперимента мышей заставили бегать на тренажере, при этом подменили звуки их шагов звуком, который существенно тембрально отличался от него. Известно, что источником шумов может быть как внешняя среда, так и действия индивида, например, шаги, речь и дыхание.
У человека, как и у животных в процессе эволюции развилась способность подавлять фоновые шумы, отличая их от внешних аудиальных раздражителей. Иными словами, мы предпочитаем не слышать постоянно шум нашего дыхания, а скорее будем прислушиваться к тому, что за неведомая бяка прискачет из внешней среды, может ли она нас съесть или, напротив, сгодится в пищу.
Эта способность стала одной из базовых основ нашего слуха. Сегодня нейронные цепи в слуховой зоне коры, которые учатся распознавать внешние и собственные звуки, а также маскируют и компенсируют их в восприятии, остаются малоизученными, если не сказать хуже, практически неизвестны нейробиологам.
Эксперимент
Ученые использовали 11 лабораторных мышей, сформировав у них ассоциацию постороннего звука с их шагами. Для этого было создано некое подобие виртуальной реальности, но не визуальной, а акустической. Животным фиксировали голову и ставили на миниатюрную беговую дорожку. В такт шагам воспроизводилась запись специальных звуков, которые назначались в качестве звукового сопровождения движений. Звук был принципиально новым и не похожим на естественный шум. При этом новый стимул от аудиального раздражителя постоянно отслеживался при помощи регистрации изменения локального потенциала поля (LFP).
Со временем кора перестала реагировать на раздражитель, а стимул с измененной частотой (изменение в пол октавы) был достаточно сильно подавлен и не вызывал столь выраженного возбуждения нервной ткани, как на старте эксперимента. Эффект был четко связан с движением мыши и не наблюдался в её отсутствие. В покое сенсорные нейроны слуховой зоны реагировали на тестовые звуковые раздражители также, как на прочие внешние звуки. Датчики также зафиксировали, что в инфрагранулярной части коры тестовые звуки вызывают более сильные изменения, нежели в супрагранулярной. Такая локализация ответной реакции свидетельствует, что в шумоподавлении принимают участие именно нейроны слуховой коры, а подавление происходит вне когнитивных процессов, как предполагалось в некоторых гипотезах ранее.
Подтверждение по Павлову и эволюционные закономерности
Для проверки результатов было проведено ещё несколько экспериментов. Мышей обучили поиску награды, который должен был начинаться после двух различных звуковых сигналов. Равно как и в первом эксперименте один из тестовых звуковых раздражителей ассоциативно привязали к двигательной активности.
Было отмечено, что сигнал, привязанный к движению, распознавался мозгом хуже, чем тот, что не был с ними связан. При этом в состоянии относительного покоя они одинаково хорошо распознавали оба сигнала.
В исследовании дополнительно упоминается эволюционная важность подавления собственных шумов. Особенно для мышей, которые являются потенциальными жертвами разнообразных хищников, а звук — один из важнейших сенсорных индикаторов опасности. Многочисленные исследования подтверждают, что для человека аудиальные маркеры опасности также крайне значимы, что отмечается в исследовании о психоакустическом влиянии низких частот, работах о локализации источников звука в пространстве и т.д.
Система нейронного шумоподавления у человека, очевидно, выполняет и более сложные функции, уже привязанные к высшей нервной деятельности, таким как овладение устной речью, а также освоение исполнения на музыкальных инструментах. Дело в том, что этот, казалось бы, простой механизм на прямую связан с музыкальной памятью, которая в свою очередь имеет механизм репрезентативного предсказания звуков и способов их извлечения. Именно этот механизм позволяет связать слух, восприятие, память и моторные реакции в таких сложных комплексных процессах.
По словам Шнайдера «В процессе речевого обучения и получения исполнительских навыков, мы прогнозируем извлекаемые звуки, которые намерены услышать. Например, перед тем, как нажать клавишу пианино. В дальнейшем (прим. авт.) сравниваем их с результатом в действительности. Несоответствие между ожиданиями и реальностью используем, чтобы корректировать исполнение. Со временем у нас получается все лучше, так как мозг стремится уменьшить количество ошибок».
В качестве заключения
Исследование Шнайдера и его коллег демонстрирует прямую зависимость между нейробиологическими возможностями слуха человека и животных с эволюционными механизмами, влияющими на их развитие. Полагаю, что пристальное изучение таких явлений и связей — ключ к максимально глубокому пониманию феноменов и явлений, связанных с человеческим слухом.
Реклама
В нашем каталоге нет лабораторных мышей, литературы по нейробиологии, а в шоурумах не проводятся научные эксперименты, но мы готовы предположить широкий ассортимент аудио и видео электроники для бытовых и профессиональных нужд
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Будущее здесь, Искусственный интеллект, Мозг, Научно-популярное, Процессоры] Новый подход к нейроморфным вычислениям
- [Звук] Первый онлайн-фестиваль подкастов в России пройдет 1-2 августа
- [IT-компании, Звук, Социальные сети и сообщества] Пользовательское соглашение Spotify косвенно подтвердило запуск сервиса в России завтра, 15 июля
- [Голосовые интерфейсы, Карьера в IT-индустрии, Научно-популярное] Как создать голосового помощника на основе технологий с открытым кодом, не передав вовне ни байта секретной информации
- [Здоровье] Нейробиология зависимости
- [Здоровье, Мозг] Сон и продолжительность жизни. Пандемия недосыпа
- [IT-компании, Звук, Социальные сети и сообщества] СМИ сообщили о запуске Spotify в России с 15 июля
- [Карьера в IT-индустрии, Лайфхаки для гиков, Мозг, Управление персоналом] Как на интервью распознать начальника — самодура?
- [Голосовые интерфейсы, Звук, Машинное обучение] Mozilla опубликовала крупнейший датасет разговорной речи с транскрипцией: 7226 часов, 54 языка
- [Звук, Старое железо] Древности: домашний минидиск и баллада о гробиках
Теги для поиска: #_zvuk (Звук), #_mozg (Мозг), #_nejrobiologija (нейробиология), #_zvuk (звук), #_psihoakustika (психоакустика), #_shumopodavlenie (шумоподавление), #_akustika (акустика), #_mozg (мозг), #_sluhovaja_kora (слуховая кора), #_sensornaja_kora (сенсорная кора), #_blog_kompanii_pult.ru (
Блог компании Pult.ru
), #_zvuk (
Звук
), #_mozg (
Мозг
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 19-Май 11:02
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 3 месяца |
|
|
Эксперименты на лабораторных мышах выявили способность мозга подавлять акустические шумы на уровне слуховой коры. Дэвид Шнейдер (David Schneider) с группой исследователей из Медицинской школы Университета Дьюка и Нью-Йоркского университета провели серию опытов, которая приблизила ученых к пониманию механизмов шумоподавления на уровне восприятия звука центральной нервной системой. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature. Ученые считают, что их исследование поможет понять, каким образом люди учатся говорить и исполнять музыку на различных инструментах, определить связь особенностей слуха человека и животных с конкретными участками слуховой коры. В экспериментах была использована аудиальная иллюзия (виртуальная реальность), разработанная для лабораторных животных.  Предмет исследования В процессе эксперимента мышей заставили бегать на тренажере, при этом подменили звуки их шагов звуком, который существенно тембрально отличался от него. Известно, что источником шумов может быть как внешняя среда, так и действия индивида, например, шаги, речь и дыхание. У человека, как и у животных в процессе эволюции развилась способность подавлять фоновые шумы, отличая их от внешних аудиальных раздражителей. Иными словами, мы предпочитаем не слышать постоянно шум нашего дыхания, а скорее будем прислушиваться к тому, что за неведомая бяка прискачет из внешней среды, может ли она нас съесть или, напротив, сгодится в пищу. Эта способность стала одной из базовых основ нашего слуха. Сегодня нейронные цепи в слуховой зоне коры, которые учатся распознавать внешние и собственные звуки, а также маскируют и компенсируют их в восприятии, остаются малоизученными, если не сказать хуже, практически неизвестны нейробиологам. Эксперимент Ученые использовали 11 лабораторных мышей, сформировав у них ассоциацию постороннего звука с их шагами. Для этого было создано некое подобие виртуальной реальности, но не визуальной, а акустической. Животным фиксировали голову и ставили на миниатюрную беговую дорожку. В такт шагам воспроизводилась запись специальных звуков, которые назначались в качестве звукового сопровождения движений. Звук был принципиально новым и не похожим на естественный шум. При этом новый стимул от аудиального раздражителя постоянно отслеживался при помощи регистрации изменения локального потенциала поля (LFP). Со временем кора перестала реагировать на раздражитель, а стимул с измененной частотой (изменение в пол октавы) был достаточно сильно подавлен и не вызывал столь выраженного возбуждения нервной ткани, как на старте эксперимента. Эффект был четко связан с движением мыши и не наблюдался в её отсутствие. В покое сенсорные нейроны слуховой зоны реагировали на тестовые звуковые раздражители также, как на прочие внешние звуки. Датчики также зафиксировали, что в инфрагранулярной части коры тестовые звуки вызывают более сильные изменения, нежели в супрагранулярной. Такая локализация ответной реакции свидетельствует, что в шумоподавлении принимают участие именно нейроны слуховой коры, а подавление происходит вне когнитивных процессов, как предполагалось в некоторых гипотезах ранее. Подтверждение по Павлову и эволюционные закономерности Для проверки результатов было проведено ещё несколько экспериментов. Мышей обучили поиску награды, который должен был начинаться после двух различных звуковых сигналов. Равно как и в первом эксперименте один из тестовых звуковых раздражителей ассоциативно привязали к двигательной активности. Было отмечено, что сигнал, привязанный к движению, распознавался мозгом хуже, чем тот, что не был с ними связан. При этом в состоянии относительного покоя они одинаково хорошо распознавали оба сигнала. В исследовании дополнительно упоминается эволюционная важность подавления собственных шумов. Особенно для мышей, которые являются потенциальными жертвами разнообразных хищников, а звук — один из важнейших сенсорных индикаторов опасности. Многочисленные исследования подтверждают, что для человека аудиальные маркеры опасности также крайне значимы, что отмечается в исследовании о психоакустическом влиянии низких частот, работах о локализации источников звука в пространстве и т.д. Система нейронного шумоподавления у человека, очевидно, выполняет и более сложные функции, уже привязанные к высшей нервной деятельности, таким как овладение устной речью, а также освоение исполнения на музыкальных инструментах. Дело в том, что этот, казалось бы, простой механизм на прямую связан с музыкальной памятью, которая в свою очередь имеет механизм репрезентативного предсказания звуков и способов их извлечения. Именно этот механизм позволяет связать слух, восприятие, память и моторные реакции в таких сложных комплексных процессах. По словам Шнайдера «В процессе речевого обучения и получения исполнительских навыков, мы прогнозируем извлекаемые звуки, которые намерены услышать. Например, перед тем, как нажать клавишу пианино. В дальнейшем (прим. авт.) сравниваем их с результатом в действительности. Несоответствие между ожиданиями и реальностью используем, чтобы корректировать исполнение. Со временем у нас получается все лучше, так как мозг стремится уменьшить количество ошибок». В качестве заключения Исследование Шнайдера и его коллег демонстрирует прямую зависимость между нейробиологическими возможностями слуха человека и животных с эволюционными механизмами, влияющими на их развитие. Полагаю, что пристальное изучение таких явлений и связей — ключ к максимально глубокому пониманию феноменов и явлений, связанных с человеческим слухом. Реклама В нашем каталоге нет лабораторных мышей, литературы по нейробиологии, а в шоурумах не проводятся научные эксперименты, но мы готовы предположить широкий ассортимент аудио и видео электроники для бытовых и профессиональных нужд =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Блог компании Pult.ru ), #_zvuk ( Звук ), #_mozg ( Мозг ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 19-Май 11:02
Часовой пояс: UTC + 5