El cerebro humano rastrea el habla más de cerca en el tiempo que otros sonidos

Crédito: CC0 Public Domain

Los humanos pueden reconocer y reaccionar a los sonidos naturales sin esfuerzo y están especialmente sintonizados con el habla. Se han realizado varios estudios destinados a localizar y comprender las partes del cerebro específicas del habla, pero como las mismas áreas del cerebro están en su mayoría activas para todos los sonidos, no ha quedado claro si el cerebro tiene o no procesos únicos para el procesamiento del habla, y cómo realiza estos procesos. Uno de los principales desafíos ha sido describir cómo el cerebro relaciona señales acústicas altamente variables con representaciones lingüísticas cuando no existe una correspondencia biunívoca entre las dos; cómo el cerebro identifica las mismas palabras pronunciadas por hablantes y dialectos muy diferentes como si fueran las mismas.

Para este último estudio, los investigadores, dirigidos por la profesora Riitta Salmelin, descodificaron y reconstruyeron palabras habladas a partir de grabaciones cerebrales a escala de milisegundos en 16 voluntarios finlandeses sanos. Adoptaron el enfoque novedoso de utilizar la variabilidad acústica natural de una gran variedad de sonidos (palabras pronunciadas por diferentes hablantes, sonidos ambientales de muchas categorías) y asignarlos a datos de magnetoencefalografía (MEG) utilizando modelos de aprendizaje automático inspirados en la fisiología. Estos tipos de modelos, con representaciones de los sonidos resueltas en el tiempo y promediadas en el tiempo, se han utilizado antes en la investigación del cerebro. La formulación novedosa y escalable del coautor Ali Faisal permitió aplicar tales modelos a grabaciones de todo el cerebro, y este estudio es el primero en comparar los mismos modelos para el habla y otros sonidos.

Investigador de Aalto y La autora principal, Anni Nora, dice: «Descubrimos que el bloqueo de tiempo de la activación cortical a la entrada del habla en desarrollo es crucial para la codificación del habla». Cuando escuchamos una palabra, por ejemplo, «gato», nuestro cerebro tiene que seguirla con mucha precisión en el tiempo para poder entender su significado.

Como contraste, el bloqueo de tiempo no se destacó en el procesamiento cortical. de sonidos ambientales no verbales que transmiten los mismos significados que las palabras habladas, como la música o la risa. En cambio, el análisis promediado en el tiempo es suficiente para llegar a sus significados. «Esto significa que el cerebro accede a las mismas representaciones (cómo se ve un gato, qué hace, cómo se siente, etc.) cuando escuchas a un gato maullar, pero el sonido en sí se analiza como un todo, sin necesidad de bloqueo de tiempo similar de la activación cerebral’, explica Nora.

También se observó codificación de bloqueo de tiempo para palabras nuevas sin sentido. Sin embargo, incluso las respuestas a los sonidos no verbales hechos por humanos, como la risa, no mostraron una decodificación mejorada con el mecanismo dinámico de bloqueo de tiempo y se reconstruyeron mejor usando un modelo de tiempo promedio, lo que sugiere que la codificación de bloqueo de tiempo es especial para los sonidos identificados. como habla.

Los resultados indican que las respuestas cerebrales siguen al habla con una fidelidad temporal especialmente alta

Los resultados actuales sugieren que, en los humanos, un mecanismo especial de codificación con bloqueo de tiempo podría haber evolucionado para el habla . Con base en otros estudios, este mecanismo de procesamiento parece estar sintonizado con el idioma nativo con una amplia exposición al entorno lingüístico durante el desarrollo temprano.

El hallazgo actual de codificación bloqueada en el tiempo, especialmente para el habla, profundiza la comprensión de los cálculos necesarios para el mapeo entre representaciones acústicas y lingüísticas (de sonidos a palabras). Los hallazgos actuales plantean la pregunta de qué aspectos específicos dentro de los sonidos son cruciales para indicar al cerebro que use este modo especial de codificación. Para investigar esto más a fondo, los investigadores pretenden usar entornos auditivos similares a los de la vida real, como sonidos ambientales superpuestos y habla. Los estudios futuros también deberían determinar si se pueden observar bloqueos de tiempo similares con la especialización en el procesamiento de otros sonidos a través de la experiencia, por ejemplo, para Nora dice que los sonidos instrumentales en los músicos

El trabajo futuro podría investigar la contribución de diferentes propiedades dentro de la acústica del habla y el posible efecto de una tarea experimental para impulsar el uso del modo de bloqueo de tiempo o promediado en el tiempo en el sonido. Procesando. Estos modelos de aprendizaje automático también podrían ser muy útiles cuando se aplican a grupos clínicos, como la investigación de personas con problemas de procesamiento del habla.

Explore más

Uso de a cappella para explicar la especialización en el habla y la música Más información: A. Nora et al, Mecanismo dinámico de bloqueo de tiempo en la representación cortical de las palabras habladas, eNeuro (2020) ). DOI: 10.1523/ENEURO.0475-19.2020 Proporcionado por la Universidad Aalto Cita: El cerebro humano rastrea el habla más de cerca en el tiempo que otros sonidos (22 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress .com/news/2020-06-human-brain-tracks-speech.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.