Ученые познали механизм работы «центра музыки» в мозге

Нейрофизиологи из США изучили механизм работы «центра музыки» в человеческом мозге, на основании которого ими была разработана компьютерная программа, способная «опознать» по нескольким нотам практически любой музыкальный инструмент. Результаты этого уникального исследования были опубликованы в издании «PLoS Computational Biology».

«Нам еще предстоит многое изучить в том, как человеческий мозг обрабатывает столь сложную информацию как тембр музыкальных звуков. Впоследствии мы сможет трансформировать это знание в продвинутые системы распознавания речи и приборы, возвращающие слух инвалидам», - сообщила Мунья Элхиали, работающая в университете Джона Гопкинса, который расположен в Балтиморе (Соединенные Штаты Америки).

Как пояснили исследователи, под тембром музыкальных звуков понимают все те характеристики их, которые относятся к громкости, долготе или высоте. Именно по этим свойствам мы практически мгновенно отделяем музыкальные инструменты друг от друга. К примеру, по нескольким нотам из мелодии можно опознать фортепиано или виолончель.   

Элхиали вместе со своими коллегами выяснила, каким образом человеческий мозг выполняет этот непростой магический "трюк", после того как  проследила за активностью нервных клеток, расположенных в слуховой коре, во время прослушивания звуков разных музыкальных инструментов.

Нейрофизиологами была собрана группа из двадцати добровольцев, которых попросили поучаствовать в небольшом "аудировании".

В ходе эксперимента исследователи прикрепляли к черепу испытуемых электроэнцефалограф, после чего проигрывали записи разных музыкальных инструментов. После того как записи были прослушаны добровольцами, их просили по десятибалльной шкале оценить то, насколько звуки различаются. 

Когда все данные были получены и обработаны учеными, они создали компьютерную программу, которая имитирует работу так называемого «центра музыки» в человеческом мозге.

Для проверки работы данной программы учеными был использован все тот же набор звуков, что и в первом эксперименте. По словам исследователей, алгоритм определял инструменты, фиксируя субъективную разницу между их звучанием с высочайшей точность, уровень которой превысил 98 %.

После этого ученые еще усложнили испытание, дав программе прослушать композицию, где было задействовано целых тринадцать музыкальных инструментов. Алгоритм исследовательской группы под руководством Элхиали прекрасно справился и с этой задачей.

Когда ученые убедились в работоспособности алгоритма, они попытались разобраться с тем, насколько разным с точки зрения программы было звучание инструментов.  

Как оказалось, самыми непохожими, по мнению программы, оказались духовые и ударные инструменты, а самыми близкими по звучанию – духовые и струнные.

Исследователи полагают, что их достижение может быть использовано и для других целей – например, разработки систем распознавания речи, а также устройств, которые преобразуют электрические сигналы нервных клеток в звуки речи. 

Текст:

Л. Шторм

ЕВРОСМИ.RU