Výskumníci z Univerzity v Essexe dúfajú, že by projekt mohol pomôcť ľuďom s vážnymi komunikačnými poruchami.
Zdroj: iStockphoto.com
Nová technika monitorovania mozgových vĺn dokáže identifikovať hudbu, ktorú akurát počúvame.
Výskumníci z Univerzity v Essexe dúfajú, že projekt by mohol pomôcť ľuďom s vážnymi komunikačnými poruchami, ako je mŕtvica alebo syndróm uzamknutia, ktorý je spôsobený léziou v mozgu, a dekódovať tak jazykové signály v mozgu pomocou neinvazívnych metód. Svoje zistenia publikovali v časopise Scientific Reports.
Neinvazívna metóda štúdia mozgových vĺn
Vedci z Essexu chceli nájsť spôsob, ako dekódovať akustické informácie zo signálov v mozgu, a na základe toho identifikovať a zrekonštruovať hudbu, ktorú akurát človek počúva.
Niektorým výskumom sa to už v minulosti podarilo, nevýhodou však bolo použitie invazívnych metód, napríklad elektrokortiografie (ECoG), ktorá na meranie vĺn vyžaduje umiestnenie elektród na povrch mozgu.
Vedci využili v novej štúdii kombináciu dvoch neinvazívnych technológií – funkčnej magnetickej rezonancie (fMRI), ktorá meria prietok krvi celým mozgom, a elektroencefalogram (EEG), ktorý vyhodnocuje, čo sa deje v mozgu v reálnom čase. Pomocou týchto prístrojov sledovali mozgovú aktivitu človeka počas toho, ako počúval ľubozvučné melódie hudby.
Elektroencefalograf (EEG). Zdroj: iStockphoto.com
Premena mozgových vĺn na hudbu
Na preloženie informácií z mozgových vĺn poslúžili vedcom hlboké neurónové siete, ktoré sa považujú za jeden z najlepších algoritmov strojového učenia. Vďaka nim sa podarilo ľahko zrekonštruovať a identifikovať, o ktorú skladbu ide. Pomocou kombinovaných techník bola úspešnosť skoro 72 percent.
Hudba je komplexný akustický signál, ktorý má mnoho podobností s prirodzeným jazykom, takže model by mohol byť potenciálne prispôsobený na prekladanie reči.
Zaujímavosť
Najstarším hudobným nástrojom je podľa National Geographic 40 000 rokov stará flauta zo supej kosti.
„Táto metóda má do budúcnosti mnoho sľubných využití. Ukázali sme, že dokážeme dekódovať hudbu z mozgu. Jedného dňa budeme schopní dekódovať aj jazyk a slová,“ konštatuje doktor Ian Daly, vedúci výskumu.
Vedci vidia budúcnosť v prepojení mozgu s počítačom (z anglického brain-computer interfacing BCI), čo poskytuje komunikačný kanál priamo medzi neurónmi a digitálnym rozhraním. „Čaká nás ešte dlhá cesta, ale dúfame, že ak raz dokážeme úspešne dekódovať jazyk, posunieme sa tým aj vo vývoji komunikačných pomôcok. Chceli by sme dať nádej ľuďom s ťažkými rečovými postihnutiami,“ uvádza Daly.
Vtáky nám môžu povedať veľa o ľudskom jazyku
Oblasti mozgu, ktoré riadia vokálne učenie sa vtákov, sú veľmi podobné jazykovým oblastiam v tom ľudskom. Jazyk, schopnosť učiť sa slová a spájať ich do zmysluplných viet, je našou podstatou.
Schopnosť napodobňovať zvuky, ktorá sa nazýva vokálne učenie sa, je v živočíšnej ríši prekvapivo zriedkavá. Iné ľudoopy ako šimpanzy alebo gorily to nedokážu. V skutočnosti jediné cicavce, ktoré sa učia svoje hlasové prejavy, sú veľryby (delfíny a veľryby), plutvonožce (tulene a uškatce), slony a netopiere.
Naši operení kamaráti z triedy vtákov, konkrétne spevavce, papagáje a kolibríky však svoje hlasové prejavy určite neskrývajú. Dokážu sa naučiť jednoduché piesne, ale napodobniť aj stovky ľudských slov (papagáj sivý). Ich piesne dávajú najavo, kto sú a čo chcú, čo je zvyčajne párenie, kŕmenie alebo obrana územia. A hoci vtáky od ľudí oddeľuje viac ako 300 miliónov rokov evolúcie, centrá mozgu, ktoré riadia vokálne učenie sa, sú si podobné.
Papagáj sivý (Psittacus erithacus). Zdroj: iStockphoto.com
Aká je obľúbená hudba papagájov?
Internet je zaplavený videami, na ktorých papagáje a iné vtáky poskakujú do rytmu piesne. Samozrejme, význam textu sa pravdepodobne stratí, ale hudba s rozmanitým rytmom, harmóniou a inými prvkami aj v nich vyvoláva chuť tancovať. Niekedy však ide len o formu napodobňovania svojho majiteľa.
Vedci zistili, že väčšine papagájov sa nepáči populárna elektronická tanečná hudba. Po niekoľkých týždňoch pozorovania zistili, že majú radšej jemnejšiu melódiu alebo moderný pop rock.
Ďalšia jedinečná, ale malá štúdia sledovala papagáje, ktoré mali v klietke nainštalovanú dotykovú obrazovku. Vďaka nej si mohli voľne vyberať a prehrávať hocijaký typ hudby, čo odhalilo ich jedinečné preferencie. V priebehu mesiaca si vybrali svojich osobných favoritov, ktorých piesne si prehrali najmenej 1400-krát.
Zdroj: Essex Univesity, Scientificamerican, Lafeber, Birdcagesnow, UCF, DOI: 10.1038/s41598-022-27361-x
