Späť

Výpočtová neuroveda priestorového sluchového vnímania

Computational neuroscience of spatial auditory perception

doc. Ing. Norbert Kopčo, PhD.
Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, Prírodovedecká fakulta
Ústav informatiky
Jesenná 5, 040 01 Košice

Abstrakt:
Pri výskume ľudského mozgu sa dnes používa široká škála výpočtových nástrojov ako sú systémy pre zobrazovanie mozgovej aktivity, pokročilé nástroje pre analýzu dát a výpočtové modelovanie kognitívnych funkcií. Tu prezentujeme príklady z výskumu priestorového sluchu v Perception and Cognition Labe. Neurálne mechanizmy, na ktorých je spracovanie priestorovej sluchovej informácie založené, sa dajú v prípade jednoduchých sluchových scén popísať sústavou bottom-up článkov spracovania. Porozumenie sluchovému vnímaniu v zložitých scénach je menej podrobné. Napr., len málo predošlých štúdií sa zaoberalo schopnosťou človeka lokalizovať hovoriaceho v komplexnej zmesi zvukov. Podobne, v predošlých štúdiách bolo ukázané, že nezarovnané vizuálne a sluchové signály môžu spôsobiť rekalibráciu reprezentácie sluchového priestoru (tzv. „bruchomluvecká“ ilúzia). Ale, nie je známe ako sa sluchová a vizuálna reprezentácia zarovnáva predtým, než sa rekalibrácia môže udiať. V prednáške popíšeme výsledky behaviorálnych, neurozobrazovacích a výpočtových štúdií, ktoré skúmali ako človek vníma polohu zdroja zvuku a ako spracúva reč v zložitých sluchových a audiovizuálnych scénach. Ukážeme napr., že príspevok top-down faktorov je v týchto situáciách dôležitý, a že top-down faktory môžu mať prospešný ale aj škodlivý vplyv na schopnosť človeka lokalizovať zvuky.

Kľúčové slová:
priestorový sluch, výpočtová neuroveda, ľudské vnímanie a kognícia, neurozobrazovanie fMRI, výpočtové neurálne modelovanie

Abstract:
Today’s human brain research relies heavily on computational tools, including sophisticated brain imaging systems, advanced data analysis tools, and computational cognitive modeling. We illustrate this on spatial hearing research performed in the Perception and Cognition Lab. The neural mechanisms that underlie spatial processing in simple auditory scenes are well described by a series of bottom-up processing steps. Much less is known about auditory spatial perception in complex scenes. For example, few previous studies have examined listeners’ ability to localize a talker in a complex mixture of sounds. Similarly, it has been previously shown that misaligned audio-visual inputs can cause a lasting recalibration in the representation of the auditory space (the “ventriloquism aftereffect” illusion). However, it is not known how visual and auditory spatial representations are aligned in order to enable such visually guided recalibration. Here, results of a series of behavioral, neuroimaging and computational studies will be presented. The studies investigated human sound localization and speech perception in complex auditory and audio-visual scenes. We show, for example, that the contribution of the top-down factors is considerable in such scenes, and that top-down factors can have both beneficial and detrimental effects on localization performance.

Keywords:
spatial hearing, computational neuroscience, human perception and cognition, fMRI neuroimaging, computational neural modeling

Späť