Investigadores del MIT han modelado cómo el cerebro selecciona una voz en entornos ruidosos, revelando mecanismos de atención auditiva que podrían mejorar dispositivos como implantes cocleares.
Un equipo de neurocientíficos del MIT ha desentrañado cómo el cerebro humano logra concentrarse en una única voz en medio de un bullicio de múltiples conversaciones, un fenómeno conocido como el problema de la fiesta de cóctel. Este descubrimiento ofrece una nueva perspectiva sobre la atención selectiva en entornos ruidosos.
La capacidad de enfocar la atención se vuelve crucial en situaciones concurridas, como en una fiesta donde muchas charlas se desarrollan simultáneamente. A pesar del ruido, el cerebro es capaz de seguir la voz de la persona con quien se está conversando, ignorando las demás que resuenan a su alrededor.
Mediante un modelo computacional del sistema auditivo, el equipo del MIT identificó que al amplificar la actividad de las unidades neuronales que responden a características específicas de una voz objetivo, como su tono, se puede destacar esa voz y llevarla al primer plano de la atención. Según Josh McDermott, profesor de ciencias cerebrales y cognitivas en el MIT y autor principal del estudio, “ese simple motivo es suficiente para que emerja gran parte del fenotipo de la atención auditiva humana”.
Los hallazgos son coherentes con investigaciones anteriores que demuestran que cuando los seres humanos o los animales centran su atención en un estímulo auditivo específico, las neuronas del córtex auditivo que responden a las características de ese estímulo aumentan su actividad. Este estudio marca un hito al mostrar que este aumento es suficiente para explicar cómo el cerebro aborda el problema de la fiesta de cóctel.
Ian Griffith, estudiante graduado del Programa Harvard en Ciencias y Tecnología del Habla y la Audición, lidera este trabajo junto con otros autores, incluido R. Preston Hess, también estudiante del MIT. El artículo fue publicado recientemente en Nature Human Behavior.
A lo largo de décadas, los neurocientíficos han investigado el fenómeno de la atención selectiva. Se ha demostrado que al enfocarse en un sonido particular, como la voz de alguien, las neuronas ajustadas a las características específicas de esa voz aumentan su actividad. Este proceso implica un aumento en las tasas de disparo neuronal, similar a ser multiplicadas por un número mayor a uno.
A través del estudio, los investigadores intentaron entrenar modelos para realizar tareas atencionales similares a las humanas. Para ello, modificaron un modelo existente para permitir que cada etapa implementara ganancias multiplicativas. Esto significa que la activación dentro del modelo podría ser incrementada o disminuida según las características específicas representadas.
Durante cada prueba, los investigadores proporcionaron al modelo una "señal": un clip audio con la voz objetivo. Las activaciones generadas por esta señal determinaban posteriormente las ganancias multiplicativas aplicadas cuando se presentaba un nuevo estímulo sonoro.
Los resultados revelaron que bajo diversas condiciones, el modelo mostró un rendimiento muy parecido al humano y cometió errores similares al intentar seleccionar entre voces masculinas o femeninas con tonos similares.
Investigaciones previas han indicado que además del tono, la ubicación espacial juega un papel fundamental para ayudar a las personas a concentrarse en una voz o sonido específico. El equipo del MIT descubrió que su modelo también aprendió a utilizar esta ubicación espacial para seleccionar atenciones, mostrando mejor desempeño cuando la voz objetivo estaba situada lejos de otras voces distractoras.
Aprovechando su modelo computacional, los investigadores pudieron explorar combinaciones complejas de ubicaciones objetivo y distractoras sin necesidad de recurrir constantemente a sujetos humanos para experimentos laboriosos.
"El modelo puede ser utilizado como herramienta para examinar numerosas condiciones buscando patrones interesantes", explica McDermott. Estos experimentos revelaron que el modelo era más efectivo seleccionando correctamente una voz objetivo cuando ésta se encontraba en diferentes ubicaciones horizontales respecto a los distractores.
Otra línea de investigación consiste en utilizar este tipo de modelos para simular audición mediante implantes cocleares. Los investigadores esperan que estos estudios puedan conducir a mejoras significativas en dispositivos auditivos que ayuden a quienes utilizan implantes cocleares a concentrar mejor su atención en ambientes ruidosos.
Dicha investigación cuenta con financiación por parte de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), lo cual subraya la importancia y relevancia científica del trabajo realizado por este equipo multidisciplinario.