{"id":53039,"date":"2019-11-22T00:00:00","date_gmt":"2019-11-21T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/lokalizatsiya-zvukov-kak-mozg-raspoznaet-istochniki-zvukov"},"modified":"2020-02-18T14:00:53","modified_gmt":"2020-02-18T11:00:53","slug":"lokalizatsiya-zvukov-kak-mozg-raspoznaet-istochniki-zvukov","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/news\/lokalizatsiya-zvukov-kak-mozg-raspoznaet-istochniki-zvukov","title":{"rendered":"Localizaci\u00f3n de sonidos: c\u00f3mo el cerebro reconoce las fuentes de sonido","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Localizaci\u00f3n
\n
\nEl mundo que nos rodea est\u00e1 lleno de toda clase de informaci\u00f3n que nuestro cerebro procesa continuamente. Esta informaci\u00f3n llega a trav\u00e9s de nuestros sentidos, cada uno de los cuales se encarga de su parte de se\u00f1ales: los ojos (visi\u00f3n), la lengua (sabor), la nariz (olfato), la piel (tacto), el aparato vestibular (equilibrio, posici\u00f3n en el espacio y sensaci\u00f3n de peso) y los o\u00eddos (sonido). Al reunir las se\u00f1ales de todos estos \u00f3rganos, nuestro cerebro puede construir una imagen precisa del entorno. Sin embargo, no conocemos todos los aspectos del procesamiento de las se\u00f1ales externas. Uno de estos misterios es el mecanismo de localizaci\u00f3n de las fuentes de sonido.<\/p>\n

Investigadores del laboratorio de neuroingenier\u00eda del habla y la audici\u00f3n (Instituto Tecnol\u00f3gico de Nueva Jersey) han propuesto un nuevo modelo del proceso neuronal de localizaci\u00f3n del sonido. \u00bfCu\u00e1les son los procesos que ocurren en el cerebro durante la percepci\u00f3n del sonido, c\u00f3mo entiende nuestro cerebro la posici\u00f3n de la fuente sonora y c\u00f3mo puede esta investigaci\u00f3n ayudar en la lucha contra los defectos auditivos? Sobre esto nos informar\u00e1 el informe del grupo de investigaci\u00f3n. Vamos.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Base de la investigaci\u00f3n<\/h3>\n

\nLa informaci\u00f3n que nuestro cerebro recibe de los \u00f3rganos de los sentidos var\u00eda tanto en origen como en su procesamiento. Algunas se\u00f1ales se presentan inmediatamente a nuestro cerebro en forma de informaci\u00f3n precisa, mientras que otras requieren procesos computacionales adicionales. En t\u00e9rminos simples, sentimos el tacto de inmediato, pero al o\u00edr un sonido, tenemos que averiguar de d\u00f3nde proviene. <\/p>\n

La base de la localizaci\u00f3n de sonidos en el plano horizontal es interaural*<\/i> la diferencia de tiempo (ITD de interaural time difference<\/i>) de los sonidos que llegan a los o\u00eddos del oyente.<\/p>\n

La base interaural*<\/b> es la distancia entre los o\u00eddos.<\/p><\/blockquote>\n

En el cerebro hay una regi\u00f3n espec\u00edfica (oliva superior medial o MVO) que se encarga de este proceso. Al recibir la se\u00f1al sonora en la MVO, se transforma la diferencia interaural en tiempo en la velocidad de reacci\u00f3n de las neuronas. La forma de las curvas de velocidad de la se\u00f1al de salida de la MVO como funci\u00f3n de ITD se asemeja a la forma de la funci\u00f3n de correlaci\u00f3n cruzada de las se\u00f1ales de entrada para cada o\u00eddo.<\/p>\n

La forma en que se procesa e interpreta la informaci\u00f3n en el MBO sigue siendo poco clara, raz\u00f3n por la cual existen varias teor\u00edas bastante contradictorias. La teor\u00eda de localizaci\u00f3n de sonido m\u00e1s conocida y, de hecho, cl\u00e1sica es el modelo de Jeffress (Lloyd A. Jeffress<\/i>). Se basa en la l\u00ednea marcada*<\/i> de neuronas detectores, que son sensibles a la sincron\u00eda binaural de las se\u00f1ales neuronales de entrada de cada o\u00eddo, siendo cada neurona especialmente sensible a un valor espec\u00edfico de ITD (1A<\/b>).<\/p>\n

El principio de la l\u00ednea marcada*<\/b> es una hip\u00f3tesis que explica c\u00f3mo diferentes nervios, todos los cuales utilizan los mismos principios fisiol\u00f3gicos para transmitir impulsos a lo largo de sus axones, pueden generar diferentes sensaciones. Nervios estructuralmente similares pueden generar diferentes percepciones sensoriales si est\u00e1n conectados a neuronas \u00fanicas en el sistema nervioso central, que son capaces de decodificar se\u00f1ales nerviosas similares de diferentes maneras.<\/p><\/blockquote>\n

\n\"Localizaci\u00f3n
\n Imagen No. 1<\/i><\/p>\n

Este modelo es computacionalmente similar al codificaci\u00f3n neuronal, basada en correlaciones mutuas ilimitadas de los sonidos que llegan a ambos o\u00eddos. <\/p>\n

Tambi\u00e9n existe un modelo que sugiere que la localizaci\u00f3n del sonido puede ser modelada en funci\u00f3n de las diferencias en el tiempo de reacci\u00f3n de ciertas poblaciones neuronales de diferentes hemisferios del cerebro, es decir, el modelo de asimetr\u00eda interhemisf\u00e9rica (1B<\/b>).<\/p>\n

Hasta ahora ha sido dif\u00edcil afirmar cu\u00e1l de las dos teor\u00edas (modelos) es la correcta, considerando que cada una de ellas predice diferentes dependencias de la localizaci\u00f3n del sonido respecto a la intensidad del sonido. <\/p>\n

En el estudio que estamos considerando hoy, los cient\u00edficos decidieron combinar ambos modelos para entender si la percepci\u00f3n de los sonidos se basa en la codificaci\u00f3n neuronal o en la diferencia de reacci\u00f3n de poblaciones neuronales espec\u00edficas. Se llevaron a cabo varios experimentos en los que participaron personas de entre 18 y 27 a\u00f1os (5 mujeres y 7 hombres). La audiometr\u00eda (medici\u00f3n de la agudeza auditiva) de los participantes era de 25 dB o m\u00e1s a una frecuencia de entre 250 y 8000 Hz. Los participantes del experimento se colocaron en una habitaci\u00f3n insonorizada, en la que se instal\u00f3 un equipo especial calibrado con alta precisi\u00f3n. Los participantes deb\u00edan, al escuchar una se\u00f1al ac\u00fastica, indicar la direcci\u00f3n de donde proven\u00eda.<\/p>\n

Resultados de la investigaci\u00f3n<\/h3>\n

\nPara evaluar la dependencia de lateralizaci\u00f3n*<\/i> de la actividad cerebral en respuesta a la intensidad del sonido, se utilizaron datos sobre la velocidad de reacci\u00f3n de neuronas en el n\u00facleo laminar del cerebro de la lechuza.<\/p>\n

Lateralidad*<\/b> \u2014 asimetr\u00eda entre la mitad izquierda y derecha del cuerpo.<\/p><\/blockquote>\n

Para evaluar la dependencia de la lateralizaci\u00f3n de la actividad cerebral respecto a la velocidad de reacci\u00f3n de ciertas poblaciones de neuronas, se utilizaron datos de actividad del col\u00edculo inferior del cerebro de la maca rhesus, tras lo cual se calcularon adem\u00e1s las diferencias en la velocidad de neuronas de diferentes hemisferios.<\/p>\n

El modelo de l\u00ednea marcada de neuronas detectores supone que al disminuir la intensidad del sonido, la lateralidad de la fuente percibida converger\u00e1 en valores medios, similares para la relaci\u00f3n entre sonidos suaves y fuertes (1C<\/b>).<\/p>\n

El modelo de asimetr\u00eda interhemisf\u00e9rica, por su parte, sugiere que al reducir la intensidad del sonido a niveles casi umbrales, la lateralidad percibida se desplazar\u00e1 hacia la l\u00ednea media (1D<\/b>).<\/p>\n

Con una mayor intensidad general del sonido, se asume que la lateralizaci\u00f3n ser\u00e1 invariante con respecto a la intensidad (inserciones en 1C<\/b> y 1D<\/b>).<\/p>\n

Por lo tanto, el an\u00e1lisis de c\u00f3mo la intensidad del sonido influye en la direcci\u00f3n percibida del sonido permite determinar con precisi\u00f3n la naturaleza de los procesos que ocurren en ese momento: neuronas de una misma \u00e1rea general o neuronas de diferentes hemisferios.<\/p>\n

Es evidente que la capacidad de una persona para distinguir el ITD puede variar dependiendo de la intensidad del sonido. Sin embargo, los cient\u00edficos afirman que es bastante dif\u00edcil interpretar conclusiones anteriores que vinculan la sensibilidad al ITD y la evaluaci\u00f3n por parte del oyente de la direcci\u00f3n de la fuente de sonido como una funci\u00f3n de la intensidad del sonido. Algunos estudios indican que al alcanzar la intensidad del sonido al umbral l\u00edmite, disminuye la lateralidad percibida de la fuente. Otros estudios, en cambio, sugieren que no hay efecto alguno de la intensidad sobre la percepci\u00f3n.<\/p>\n

En otras palabras, los cient\u00edficos sugieren \u00absuavemente\u00bb que hay muy poca informaci\u00f3n en la literatura sobre la relaci\u00f3n entre ITD, la intensidad del sonido y la determinaci\u00f3n de la direcci\u00f3n de su fuente. Existen teor\u00edas que act\u00faan como una especie de axiomas, aceptadas por la comunidad cient\u00edfica. Por lo tanto, se decidi\u00f3 revisar en detalle todas las teor\u00edas, modelos y posibles mecanismos de percepci\u00f3n auditiva en la pr\u00e1ctica.<\/p>\n

El primer experimento se bas\u00f3 en una metodolog\u00eda psicof\u00edsica, lo que permiti\u00f3 estudiar la lateralizaci\u00f3n en funci\u00f3n de ITD como una funci\u00f3n de la intensidad del sonido en un grupo de diez participantes con audici\u00f3n normal.<\/p>\n

\"Localizaci\u00f3n
\nImagen N\u00ba 2<\/i><\/p>\n

Las fuentes de sonido fueron ajustadas espec\u00edficamente para abarcar la mayor parte del rango de frecuencias dentro del cual las personas pueden reconocer ITD, es decir, de 300 a 1200 Hz (2A<\/b>).<\/p>\n

En cada prueba, el oyente deb\u00eda indicar la lateralidad percibida, medida como una funci\u00f3n del nivel de sensaciones, en un rango de valores de ITD de 375 a 375 ms. Para determinar el efecto de la intensidad del sonido, se utiliz\u00f3 un modelo no lineal de efectos mixtos (NMLE), que inclu\u00eda tanto la intensidad del sonido fija como aleatoria.<\/p>\n

Gr\u00e1fico 2B<\/b> muestra la lateralizaci\u00f3n estimada con ruido espectralmente plano a dos intensidades de sonido para un oyente representativo. Y la gr\u00e1fica 2C<\/b> muestra los datos sin procesar (c\u00edrculos) y ajustados al modelo NMLE (l\u00edneas) de todos los oyentes.<\/p>\n

\"Localizaci\u00f3n
\nTabla \u21161<\/i><\/p>\n

La tabla anterior muestra todos los par\u00e1metros de NLME. Se observa que la lateralidad percibida aument\u00f3 con el incremento de ITD, como los cient\u00edficos esperaban. A medida que se disminuy\u00f3 la intensidad del sonido, la percepci\u00f3n se desplaz\u00f3 cada vez m\u00e1s hacia la l\u00ednea media (inserci\u00f3n en la gr\u00e1fica 2C<\/b>).<\/p>\n

Estas tendencias fueron respaldadas por el modelo NLME, que mostr\u00f3 un impacto significativo de ITD y la intensidad del sonido en el grado m\u00e1ximo de lateralidad, confirmando el modelo de diferencias interhemisf\u00e9ricas.<\/p>\n

Adem\u00e1s, hubo una influencia m\u00ednima en la lateralidad percibida por los umbrales audiom\u00e9tricos promedios de tonos puros. En cambio, la intensidad del sonido no influy\u00f3 significativamente en las funciones psicom\u00e9tricas.<\/p>\n

El objetivo principal del segundo experimento fue determinar c\u00f3mo los resultados obtenidos en el experimento anterior cambiar\u00edan al tener en cuenta las caracter\u00edsticas espectrales de los est\u00edmulos (sonidos). La necesidad de verificar el ruido de espectro plano a baja intensidad de sonido radica en que algunas partes del espectro pueden no ser audibles, lo que puede afectar la determinaci\u00f3n de la direcci\u00f3n del sonido. En consecuencia, los resultados del primer experimento podr\u00edan err\u00f3neamente interpretarse como que el ancho de la parte audible del espectro puede disminuir con la reducci\u00f3n de la intensidad del sonido. <\/p>\n

Por lo tanto, se decidi\u00f3 realizar otro experimento, pero ya con la aplicaci\u00f3n de sonidos A-pesados*.<\/i> El A-pesado*<\/p>\n

se aplica a los niveles de sonido para tener en cuenta el volumen relativo percibido por el o\u00eddo humano, ya que el o\u00eddo es menos sensible a las frecuencias bajas de sonido. El A-pesado se implementa mediante la adici\u00f3n aritm\u00e9tica de una tabla de valores enumerados en bandas octavales a los niveles medidos de presi\u00f3n sonora en dB.<\/b> Se muestran los datos sin procesar (c\u00edrculos) y los datos ajustados al modelo NMLE (l\u00edneas) de todos los participantes del experimento.<\/p><\/blockquote>\n

En el gr\u00e1fico 2D<\/b> El an\u00e1lisis de datos mostr\u00f3 que cuando todas las partes del sonido son aproximadamente igual de audibles (tanto en el primer como en el segundo experimento), la lateralidad percibida y la inclinaci\u00f3n en el gr\u00e1fico, que ilustra el cambio de lateralidad con ITD, disminuyen con la ca\u00edda de la intensidad del sonido. <\/p>\n

Por lo tanto, los resultados del segundo experimento confirmaron los resultados del primero. Es decir, en la pr\u00e1ctica se demostr\u00f3 que el modelo propuesto en 1948 por Jeffress no es correcto.<\/p>\n

Resulta que la localizaci\u00f3n de los sonidos se deteriora con la disminuci\u00f3n de la intensidad del sonido, y Jeffress cre\u00eda que los sonidos son percibidos y procesados por los humanos de la misma manera independientemente de su intensidad.<\/p>\n

Las suposiciones te\u00f3ricas y los experimentos pr\u00e1cticos que las respaldan han demostrado que las neuronas del cerebro de los mam\u00edferos se activan a diferentes velocidades seg\u00fan la direcci\u00f3n del se\u00f1al de sonido. Entonces, el cerebro compara estas velocidades entre todas las neuronas involucradas en el proceso para construir din\u00e1micamente un mapa del entorno sonoro. <\/p>\n

Para un conocimiento m\u00e1s detallado de las sutilezas de la investigaci\u00f3n, recomiendo echar un vistazo a el informe de los cient\u00edficos<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Ep\u00edlogo<\/h3>\n

\nLas suposiciones te\u00f3ricas y los experimentos pr\u00e1cticos que las confirman han demostrado que las neuronas del cerebro de los mam\u00edferos se activan a diferentes velocidades en funci\u00f3n de la direcci\u00f3n de la se\u00f1al sonora. Luego, el cerebro compara estas velocidades entre todas las neuronas involucradas en el proceso para construir din\u00e1micamente un mapa sonoro.<\/p>\n

El modelo de Jeffress en realidad no es 100% incorrecto, ya que puede describir perfectamente la localizaci\u00f3n de la fuente de sonido en las lechuzas. S\u00ed, para las lechuzas, la intensidad del sonido no importa, siempre identifican la posici\u00f3n de su fuente. Sin embargo, este modelo no funciona con macacos Rhesus, como demostraron experimentos anteriores. Por lo tanto, este modelo de Jeffress no puede describir la localizaci\u00f3n de sonidos para todos los seres vivos. <\/p>\n

Los experimentos con participaci\u00f3n humana confirmaron una vez m\u00e1s que la localizaci\u00f3n de sonidos var\u00eda entre organismos. Muchos de los participantes no pudieron determinar correctamente la posici\u00f3n de las fuentes de se\u00f1ales sonoras debido a la baja intensidad de los sonidos. <\/p>\n

Los cient\u00edficos creen que su trabajo muestra una cierta similitud entre c\u00f3mo vemos y c\u00f3mo o\u00edmos. Ambos procesos est\u00e1n relacionados con la velocidad de las neuronas en diferentes \u00e1reas del cerebro, as\u00ed como con la evaluaci\u00f3n de esta diferencia para determinar tanto la posici\u00f3n de los objetos visibles en el espacio como la posici\u00f3n de la fuente del sonido que escuchamos.<\/p>\n

M\u00e1s adelante, los investigadores planean realizar una serie de experimentos para examinar m\u00e1s a fondo la relaci\u00f3n entre la audici\u00f3n y la visi\u00f3n humana, lo que permitir\u00e1 comprender mejor c\u00f3mo nuestro cerebro construye din\u00e1micamente un mapa del mundo circundante.<\/p>\n

\u00a1Gracias por su atenci\u00f3n, sigan siendo curiosos y que tengan una buena semana laboral, chicos! \ud83d\ude42<\/p>\n

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\n
Fuente: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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