Материал представляет собой перевод статьи, подготовленный в рамках работы студенческого переводческого бюро Тольяттинского государственного университета.

Каждый день, даже не осознавая этого, наши уши бесчисленное количество раз улавливают звуки музыки и человеческой речи. Отличить очередной летний хит от рассказа друга нам помогает мозг. Недавно группа учёных выяснила, как происходит этот процесс. Результаты исследования были опубликованы в журнале PLOS Biology. Они смогут послужить опорой в разработке новых методов лечения, которые помогут пациентам с афазией восстановить речевую функцию.

Источник: freepik.com

– Хотя музыка и речь значительно отличаются друг от друга, начиная с высоты тона, тембра и заканчивая звуковой текстурой, наши результаты показывают, что слуховая система использует на удивление простые акустические параметры для их различения, – заявляет соавтор исследования, когнитивный психолог из Нью-Йоркского университета Эндрю Чанг.

Измерение шума

Измерение частоты звуковых сигналов – давно освоенная наукой задача. Для этого используется единица под названием герц (Гц). Чем больше число герц, тем с большим количеством повторений (или циклов) в секунду мы имеем дело. Человек обычно ходит со скоростью 1,5-2 шага в секунду, то есть с частотой в 1,5-2 Гц. Для сравнения: речь звучит примерно в два-три раза быстрее – от 4 до 5 Гц.

Изменение диапазона громкости песни с течением времени, или амплитудная модуляция, является довольно стабильным параметром и составляет от 1 до 2 Гц. Амплитудная модуляция человеческой речи составляет от 4 до 5 Гц, что означает, что её уровень громкости часто меняется. Несмотря на постоянное присутствие музыки и речи в нашей жизни, учёные до сих пор не имеют чёткого представления о том, как наша слуховая система может так легко и автоматически идентифицировать звуки как речь или музыку.

Слышать голоса в какофонии

В ходе своего исследования команда учёных провела серию из четырёх экспериментов. Более 300 испытуемых прослушивали серию фрагментов синтезированного шума, напоминающего музыку и человеческую речь. Фрагментымели разную амплитуду, скорость модуляции и регулярность. По замыслу экспериментаторов, на слух испытуемые могли определить только громкость и скорость аудиозаписи; при этом им сообщили, что записи представляют собой музыку или речь, замаскированные под шум.

Исследователи попросили участников эксперимента оценить, на что больше похожи неразборчивые шумовые фрагменты – на музыку или речь; и затем приступили к наблюдениям и анализу результатов, пытаясь обнаружить закономерности, которые помогали участникам сделать выбор. Исследователи сравнили эту процедуру с парейдолией – эффектом, который позволяет мозгу находить знакомые ему паттерны в хаотичном шуме (например, видеть лица и фигуры в облаках), – только со «слуховой» её версией. Если в звуковой волне имеется определённая особенность, совпадающая с паттерном, который слушатель воспринимает как музыку или речь, то даже запись белого шума может показаться ему музыкой или речью.

Исследователи обнаружили, что для различения музыки и речи наша слуховая система задействует достаточно простые и базовые акустические параметры. Аудиофрагменты с частотой звучания ниже 2 Гц и более регулярной амплитудной модуляцией воспринимались участниками эксперимента как музыка. Фрагменты с частотой примерно в 4 Гц и менее регулярной амплитудной модуляцией больше напоминали человеческую речь.

– Таким образом, более медленные и ритмичные фрагменты скорее воспринимались как музыка, в то время как более быстрые и менее ритмичные – как речь, – поясняет Чанг.

Перспектива применения

Понимание того, как человеческий мозг различает речь и музыку, может быть полезным для людей с афазией – речевым расстройством, от которого, например, только в США страдает более миллиона человек. Обычно афазия возникает после инсульта или черепно-мозговой травмы, но может проявляться и при менее серьёзных проблемах, таких как мигрень. По мнению команды, одним из многообещающих подходов является мелодическая интонационная терапия. Этот метод позволяет людям с афазией выражать свои мысли с помощью пения, задействовав оставшиеся у них «музыкальные способности», которые не пересекаются с повреждёнными речевыми механизмами. Понимание сходства и различий речи и музыки может помочь в разработке более эффективных программ реабилитации.

Источник

Переводчики: Анастасия Андрианова, Александра Москалюк

Редактор: Александра Москалюк