{"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\/pt\/blog\/news\/lokalizatsiya-zvukov-kak-mozg-raspoznaet-istochniki-zvukov","title":{"rendered":"Localiza\u00e7\u00e3o de sons: como o c\u00e9rebro reconhece as fontes de som","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Localiza\u00e7\u00e3o
\n
\nO mundo ao nosso redor est\u00e1 cheio de informa\u00e7\u00f5es diversas que nosso c\u00e9rebro processa continuamente. Ele obt\u00e9m essas informa\u00e7\u00f5es por meio dos sentidos, cada um respons\u00e1vel por sua parte de sinais: olhos (vis\u00e3o), l\u00edngua (sabor), nariz (olfato), pele (tato), aparelho vestibular (equil\u00edbrio, posi\u00e7\u00e3o no espa\u00e7o e sensa\u00e7\u00e3o de peso) e ouvidos (som). Reunindo os sinais de todos esses \u00f3rg\u00e3os, nosso c\u00e9rebro pode construir uma imagem precisa do ambiente ao seu redor. No entanto, nem todos os aspectos do processamento de sinais externos s\u00e3o conhecidos. Um dos mist\u00e9rios \u00e9 o mecanismo de localiza\u00e7\u00e3o de fontes sonoras.<\/p>\n

Cientistas do laborat\u00f3rio de neuroengenharia da fala e audi\u00e7\u00e3o (Instituto de Tecnologia de Nova Jersey) propuseram um novo modelo do processo neuronal de localiza\u00e7\u00e3o do som. Que processos ocorrem no c\u00e9rebro durante a percep\u00e7\u00e3o do som, como nosso c\u00e9rebro entende a posi\u00e7\u00e3o da fonte sonora e como esta pesquisa pode ajudar no combate a defici\u00eancias auditivas. Isso ser\u00e1 revelado no relat\u00f3rio do grupo de pesquisa. Vamos l\u00e1.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Base da pesquisa<\/h3>\n

\nAs informa\u00e7\u00f5es que nosso c\u00e9rebro recebe dos sentidos diferem entre si tanto em termos de origem quanto de processamento. Alguns sinais s\u00e3o imediatamente apresentados ao nosso c\u00e9rebro como informa\u00e7\u00f5es precisas, enquanto outros necessitam de processos computacionais adicionais. Grosso modo, sentimos um toque imediatamente, mas, ao ouvir um som, ainda precisamos descobrir de onde ele vem. <\/p>\n

A base para a localiza\u00e7\u00e3o de sons no plano horizontal \u00e9 interaural*<\/i> diferen\u00e7a de tempo (ITD de interaural time difference<\/i>) dos sons que alcan\u00e7am os ouvidos do ouvinte.<\/p>\n

A base interaural*<\/b> \u00e9 a dist\u00e2ncia entre os ouvidos.<\/p><\/blockquote>\n

No c\u00e9rebro, existe uma \u00e1rea espec\u00edfica (oliva superior medial ou MVO) que \u00e9 respons\u00e1vel por esse processo. No momento em que um sinal sonoro \u00e9 recebido, ocorre uma convers\u00e3o das diferen\u00e7as interaurais de tempo na velocidade de rea\u00e7\u00e3o dos neur\u00f4nios. A forma das curvas de velocidade do sinal de sa\u00edda do MVO como fun\u00e7\u00e3o do ITD se assemelha \u00e0 forma da fun\u00e7\u00e3o de correla\u00e7\u00e3o cruzada dos sinais de entrada para cada ouvido.<\/p>\n

A forma como a informa\u00e7\u00e3o \u00e9 processada e interpretada no MVO ainda n\u00e3o est\u00e1 completamente clara, o que d\u00e1 origem a v\u00e1rias teorias bastante contradit\u00f3rias. A teoria de localiza\u00e7\u00e3o sonora mais conhecida e, de fato, cl\u00e1ssica \u00e9 o modelo de Jeffress (Lloyd A. Jeffress<\/i>). Este modelo baseia-se em linha marcada*<\/i> neur\u00f4nios detectores que s\u00e3o sens\u00edveis \u00e0 sincronicidade binaural dos sinais neurais de cada ouvido, sendo que cada neur\u00f4nio \u00e9 maximamente sens\u00edvel a um determinado valor de ITD (1A<\/b>).<\/p>\n

O princ\u00edpio da linha marcada*<\/b> \u00e9 uma hip\u00f3tese que explica como diferentes nervos, todos os quais utilizam os mesmos princ\u00edpios fisiol\u00f3gicos ao transmitir impulsos ao longo de seus ax\u00f4nios, podem gerar sensa\u00e7\u00f5es diferentes. Nervos estruturalmente semelhantes podem gerar percep\u00e7\u00f5es sensoriais distintas se estiverem conectados a neur\u00f4nios \u00fanicos no sistema nervoso central, que s\u00e3o capazes de decodificar sinais neurais semelhantes de v\u00e1rias maneiras.<\/p><\/blockquote>\n

\n\"Localiza\u00e7\u00e3o
\n Imagem n\u00ba 1<\/i><\/p>\n

Este modelo \u00e9 computacionalmente semelhante \u00e0 codifica\u00e7\u00e3o neuronal baseada em correla\u00e7\u00f5es m\u00fatuas ilimitadas de sons que alcan\u00e7am ambos os ouvidos. <\/p>\n

H\u00e1 tamb\u00e9m um modelo que sugere que a localiza\u00e7\u00e3o do som pode ser modelada com base nas diferen\u00e7as na velocidade de rea\u00e7\u00e3o de certas popula\u00e7\u00f5es de neur\u00f4nios de diferentes hemisf\u00e9rios do c\u00e9rebro, ou seja, o modelo de assimetria inter-hemisf\u00e9rica (1B<\/b>).<\/p>\n

At\u00e9 agora, era dif\u00edcil afirmar com certeza qual das duas teorias (modelos) estava correta, uma vez que cada uma delas prev\u00ea diferentes depend\u00eancias da localiza\u00e7\u00e3o do som em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 intensidade do som. <\/p>\n

No estudo que estamos examinando hoje, os pesquisadores decidiram combinar ambos os modelos para entender se a percep\u00e7\u00e3o dos sons se baseia na codifica\u00e7\u00e3o neural ou na diferen\u00e7a de rea\u00e7\u00e3o de popula\u00e7\u00f5es neurais individuais. V\u00e1rios experimentos foram realizados, envolvendo indiv\u00edduos com idades entre 18 e 27 anos (5 mulheres e 7 homens). A audiometria (medi\u00e7\u00e3o da acuidade auditiva) dos participantes era de 25 dB ou mais, com frequ\u00eancias entre 250 e 8000 Hz. Os participantes foram colocados em uma sala \u00e0 prova de som, onde equipamento especial foi instalado e calibrado com alta precis\u00e3o. Os participantes deveriam, ao ouvir um sinal sonoro, indicar a dire\u00e7\u00e3o de onde ele estava vindo.<\/p>\n

Resultados da Pesquisa<\/h3>\n

\nPara avaliar a depend\u00eancia da lateraliza\u00e7\u00e3o*<\/i> da atividade cerebral em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 intensidade do som, foram utilizados dados sobre a velocidade de rea\u00e7\u00e3o dos neur\u00f4nios no n\u00facleo laminar do c\u00e9rebro da casa-owl.<\/p>\n

Lateralidade*<\/b> \u2014 \u00e9 a assimetria entre a metade esquerda e a metade direita do corpo.<\/p><\/blockquote>\n

Para avaliar a depend\u00eancia da lateraliza\u00e7\u00e3o da atividade cerebral em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 velocidade de rea\u00e7\u00e3o de certas popula\u00e7\u00f5es de neur\u00f4nios, foram usados dados de atividade da colina inferior do c\u00e9rebro do macaco rhesus, ap\u00f3s o que foram calculadas as diferen\u00e7as na velocidade dos neur\u00f4nios de diferentes hemisf\u00e9rios.<\/p>\n

O modelo da linha marcada de neur\u00f4nios-detectores sugere que, com a diminui\u00e7\u00e3o da intensidade do som, a lateralidade da fonte percebida tender\u00e1 a convergir para valores m\u00e9dios, semelhantes para a rela\u00e7\u00e3o entre sons baixos e altos (1C<\/b>).<\/p>\n

O modelo de assimetria inter-hemisf\u00e9rica, por sua vez, sugere que, com a redu\u00e7\u00e3o da intensidade do som para n\u00edveis quase limiares, a lateralidade percebida se deslocar\u00e1 em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 linha m\u00e9dia (1D<\/b>).<\/p>\n

Com uma intensidade geral do som mais elevada, sup\u00f5e-se que a lateraliza\u00e7\u00e3o ser\u00e1 invari\u00e1vel em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 intensidade (inser\u00e7\u00f5es em 1C<\/b> e 1D<\/b>).<\/p>\n

Portanto, analisar como a intensidade do som afeta a dire\u00e7\u00e3o percebida do som permite determinar com precis\u00e3o a natureza dos processos em andamento \u2014 neur\u00f4nios de uma \u00e1rea comum ou neur\u00f4nios de diferentes hemisf\u00e9rios.<\/p>\n

\u00c9 evidente que a capacidade humana de diferenciar o ITD pode variar com a intensidade do som. No entanto, os cientistas afirmam que \u00e9 bastante dif\u00edcil interpretar descobertas anteriores que conectam a sensibilidade ao ITD e a avalia\u00e7\u00e3o da dire\u00e7\u00e3o da fonte sonora pelo ouvinte como uma fun\u00e7\u00e3o da intensidade do som. Alguns estudos afirmam que, ao alcan\u00e7ar a intensidade do som at\u00e9 o limite, a lateralidade percebida da fonte diminui. Outros estudos afirmam que n\u00e3o h\u00e1 influ\u00eancia da intensidade na percep\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Em outras palavras, os pesquisadores \"sutilmente\" sugerem que h\u00e1 pouca informa\u00e7\u00e3o na literatura sobre a rela\u00e7\u00e3o entre ITD, intensidade do som e a determina\u00e7\u00e3o da dire\u00e7\u00e3o de sua fonte. Existem teorias que funcionam como uma esp\u00e9cie de axiomas, amplamente aceitos pela comunidade cient\u00edfica. Portanto, decidiu-se investigar detalhadamente todas as teorias, modelos e poss\u00edveis mecanismos de percep\u00e7\u00e3o auditiva na pr\u00e1tica.<\/p>\n

O primeiro experimento foi baseado na utiliza\u00e7\u00e3o de uma paradigmas psicof\u00edsico, que permitiu estudar a lateraliza\u00e7\u00e3o com base no ITD como fun\u00e7\u00e3o da intensidade do som em um grupo de dez participantes normais.<\/p>\n

\"Localiza\u00e7\u00e3o
\nImagem n\u00ba 2<\/i><\/p>\n

As fontes sonoras foram especialmente configuradas para abranger a maior parte da faixa de frequ\u00eancia dentro da qual os humanos conseguem reconhecer o ITD, ou seja, de 300 a 1200 Hz (2A<\/b>).<\/p>\n

Em cada um dos testes, o ouvinte deveria indicar a lateralidade percebida, medida como uma fun\u00e7\u00e3o do n\u00edvel de sensa\u00e7\u00e3o, em valores de ITD variando de 375 a 375 ms. Para determinar a influ\u00eancia da intensidade do som, foi utilizado um modelo n\u00e3o linear de efeitos mistos (NMLE), que inclu\u00eda tanto intensidade do som fixa quanto aleat\u00f3ria.<\/p>\n

Gr\u00e1fico 2B<\/b> demonstra a lateraliza\u00e7\u00e3o estimada com ru\u00eddo espectralmente plano em duas intensidades de som para um ouvinte representativo. E o gr\u00e1fico 2C<\/b> mostra os dados brutos (c\u00edrculos) e os ajustados ao modelo NMLE (linhas) de todos os ouvintes.<\/p>\n

\"Localiza\u00e7\u00e3o
\nTabela n\u00ba 1<\/i><\/p>\n

A tabela acima mostra todos os par\u00e2metros do NLME. \u00c9 evidente que a lateralidade percebida aumentou com o aumento do ITD, conforme os pesquisadores esperavam. Com a diminui\u00e7\u00e3o da intensidade do som, a percep\u00e7\u00e3o foi se deslocando cada vez mais para a linha m\u00e9dia (inser\u00e7\u00e3o no gr\u00e1fico 2C<\/b>).<\/p>\n

Essas tend\u00eancias foram apoiadas pelo modelo NLME, que mostrou um impacto significativo do ITD e da intensidade do som no n\u00edvel m\u00e1ximo de lateralidade, confirmando o modelo de distin\u00e7\u00f5es inter-hemisf\u00e9ricas.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, a influ\u00eancia nos limiares audiom\u00e9tricos m\u00e9dios de tons puros teve um efeito marginal na lateralidade percebida. No entanto, a intensidade do som n\u00e3o teve um impacto significativo nas fun\u00e7\u00f5es psicom\u00e9tricas.<\/p>\n

O principal objetivo do segundo experimento foi determinar como os resultados obtidos no experimento anterior mudariam ao levar em conta as caracter\u00edsticas espectrais dos est\u00edmulos (sons). A necessidade de verificar o ru\u00eddo espectralmente plano a baixas intensidades sonoras se baseia no fato de que partes do espectro podem n\u00e3o ser aud\u00edveis, o que pode afetar a determina\u00e7\u00e3o da dire\u00e7\u00e3o do som. Portanto, os resultados do primeiro experimento podem levar a uma interpreta\u00e7\u00e3o err\u00f4nea do fato de que a largura da parte aud\u00edvel do espectro pode diminuir com a redu\u00e7\u00e3o da intensidade do som. <\/p>\n

Por isso, foi decidido realizar mais um experimento, mas agora utilizando ru\u00eddos A-pesados*.<\/i> A pesagem A* \u00e9 aplicada aos n\u00edveis de som para considerar o volume relativo percebido pelo ouvido humano, j\u00e1 que o ouvido \u00e9 menos sens\u00edvel a baixas frequ\u00eancias sonoras. A pesagem A \u00e9 realizada por meio da adi\u00e7\u00e3o aritm\u00e9tica de uma tabela de valores listados em bandas de oitavas aos n\u00edveis medidos de press\u00e3o sonora em dB.<\/p>\n

Os dados n\u00e3o processados s\u00e3o mostrados (c\u00edrculos) e os dados ajustados ao modelo NMLE (linhas) de todos os participantes do experimento.<\/b> A an\u00e1lise dos dados mostrou que, quando todas as partes do som s\u00e3o aproximadamente igualmente aud\u00edveis (tanto no primeiro quanto no segundo experimento), a lateralidade percebida e a inclina\u00e7\u00e3o no gr\u00e1fico que explica a mudan\u00e7a da lateralidade com o ITD diminuem \u00e0 medida que a intensidade do som cai.<\/p><\/blockquote>\n

No gr\u00e1fico 2D<\/b> Assim, os resultados do segundo experimento confirmaram os resultados do primeiro. Ou seja, na pr\u00e1tica ficou demonstrado que o modelo proposto por Jeffress em 1948 n\u00e3o \u00e9 correto. <\/p>\n

Isso indica que a localiza\u00e7\u00e3o dos sons piora com a diminui\u00e7\u00e3o da intensidade sonora, enquanto Jeffress acreditava que os sons eram percebidos e processados de maneira equivalente pelo ser humano, independentemente de sua intensidade.<\/p>\n

As suposi\u00e7\u00f5es te\u00f3ricas e os experimentos pr\u00e1ticos que as confirmam mostraram que os neur\u00f4nios do c\u00e9rebro dos mam\u00edferos se ativam em diferentes velocidades, dependendo da dire\u00e7\u00e3o do sinal sonoro. Em seguida, o c\u00e9rebro compara essas velocidades entre todos os neur\u00f4nios envolvidos no processo para construir dinamicamente um mapa do ambiente sonoro.<\/p>\n

Assim, a localiza\u00e7\u00e3o sonora \u00e9 afetada pela intensidade do som, desafiando cren\u00e7as anteriores sobre a uniformidade de percep\u00e7\u00e3o em diferentes intensidades. <\/p>\n

Para um conhecimento mais detalhado sobre as nuances da pesquisa, recomendo dar uma olhada em o relat\u00f3rio dos cientistas<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Ep\u00edlogo<\/h3>\n

\nO que resulta \u00e9 que, ao diminuir a intensidade do som, a capacidade de localizar sons deteriora, um ponto que Jeffress acreditava ser irrelevante, presumindo que o processamento do som pelo c\u00e9rebro humano seria sempre coeso.<\/p>\n

O modelo de Jefferson n\u00e3o est\u00e1 totalmente errado, pois pode descrever perfeitamente a localiza\u00e7\u00e3o da fonte sonora nas corujas. Sim, para as corujas a intensidade do som n\u00e3o importa, elas conseguem identificar a posi\u00e7\u00e3o da fonte de qualquer forma. No entanto, esse modelo n\u00e3o funciona com macacos rhesus, como demonstraram experi\u00eancias anteriores. Portanto, esse modelo de Jefferson n\u00e3o pode descrever a localiza\u00e7\u00e3o de sons para todos os seres vivos. <\/p>\n

Experimentos envolvendo humanos confirmaram mais uma vez que a localiza\u00e7\u00e3o de sons ocorre de maneira diferente em diferentes organismos. Muitos dos participantes n\u00e3o conseguiram identificar corretamente a posi\u00e7\u00e3o das fontes de sinais sonoros devido \u00e0 baixa intensidade dos sons. <\/p>\n

Os cientistas acreditam que seu trabalho mostra uma certa semelhan\u00e7a entre a forma como vemos e como ouvimos. Ambos os processos est\u00e3o relacionados \u00e0 velocidade dos neur\u00f4nios em diferentes \u00e1reas do c\u00e9rebro, assim como \u00e0 avalia\u00e7\u00e3o dessa diferen\u00e7a para determinar tanto a posi\u00e7\u00e3o dos objetos vis\u00edveis no espa\u00e7o quanto a posi\u00e7\u00e3o da fonte do som que ouvimos.<\/p>\n

Os pesquisadores planejam realizar uma s\u00e9rie de experimentos para investigar mais detalhadamente a rela\u00e7\u00e3o entre a audi\u00e7\u00e3o e a vis\u00e3o humana, o que permitir\u00e1 entender melhor como nosso c\u00e9rebro constr\u00f3i dinamicamente um mapa do mundo ao nosso redor.<\/p>\n

Agrade\u00e7o pela aten\u00e7\u00e3o, mantenham-se curiosos e tenham uma \u00f3tima semana de trabalho, pessoal! \ud83d\ude42<\/p>\n

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

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