音が頭脳への伝達のためにどのようにの符号化されるか私達の理解の重要な前進

カーネギー・メロン大学の科学者はさざめく小川から泣き叫ぶ赤ん坊に私達の耳が私達が聞く音を処理する効率的な方法を使用することを検出しました。

これらの結果は音が作業が性質の 2 月 23 日問題の伴う 「ニュースおよび意見」の社説と出版される著者に従って頭脳への伝達のために、どのようにの符号化されるか私達の理解の重要な前進を表します。

研究は処理する理解の音に新しい数学フレームワークを提供し、私達のヒアリングが信号符号化技術の点では高度に最適化されていることを提案します--音が私達の頭脳によって情報に変換されるプロセス--音の範囲のために私達は経験します。 同じ作業にまた非常に良質の圧縮されたデジタル可聴周波ファイルのための信号処理および耳が聞こえないのにヒアリングを復元する蝸牛なインプラントのための頭脳そっくりのコードを設計することを改善するために予測モデルの提供のような広範囲に及ぶ、長期科学技術の含意が、あります。

彼らの結果を達成するためには、研究者は頭脳が音響通信をどのようにの処理するか分析に根本的に異なるアプローチを取りました。 聴覚神経で神経コードから抽出して、彼らはどの音響のコンポーネントが一時的な関係の点ではだけ互いに表されるか離散一組の時間が指す、またはの 「スパイクコードを」、表しましたように音。 それはある特定の機能の強度そして基本的な頻度が本質的に 「kernalized ので」、または、単一のスパイクに数学的に圧縮されてあります。 これは押すべきかどんなノートを記録によってスパイクコードが元素音響機能の精密なタイミングの点では自然な音を符号化するとき歌を再生できるピアノ自動演奏装置ロールに類似しています。 研究者が自然な音のための最適のいくつかの特性を得たときに非常に、聴覚神経の神経生理学者が観察したパターンに丁度対応しました。

「私達は自然環境が森林の足音のように符号化しまたは流れるストリーム」、鳴るかことをスパイクのちょうど希薄な番号のタイミングが実際に母音および子音のようなスピーチのコンポーネントを含む性質の音の全範囲を、ことが分りましたミハエル Lewicki を、認知 (CNBC) の神経の基礎のための中心のカーネギー・メロンそしてメンバーのコンピュータ・サイエンスの言いました助教授。 「私達は自然な音のための最適コードがスピーチのためのそれと同じであることが分りました。 妙なことに、猫は共有します英語のための私達の自身の最適の聴覚コードを」。

「私達の作業 kernalized スパイクとして効率的に聴覚コードを処理する唯一の研究今までに」、は言いましたエバンスミスの CNBC の心理学の大学院生をです。

今まで、科学者およびエンジニアはフーリエ変形に頼りました--最初に 200 年前に検出されて--パラメータを分け、再構成するために従来の音響通信の処理の一部として頻度および強度を好んで下さい。

「私達の新しい信号処理フレームワークはるかに効率的なようです、何か他のものより自然な音の豊富な変化の運搬で有効そして簡潔」はと Lewicki は言いました。

スミスおよび Lewicki によるアプローチは母音 (猫の vocalizations のように)、子音 (互いに当る石のように) および sibilants (騒音) と関連付けられる圧縮された 「スパイク」のタイミングにだけ基づいて音を切り裂きます。

彼らの研究のための音を集めるためには、科学者は森を通ってほっつき歩、音のこの豊富なセットに含まれていた情報を解読する実験室へ戻る前に葉を通って音を立てる割れる枝、粉砕の葉および風を記録しました。 彼らはまたほとんどの 「自然な」音と考慮するものを検出しました: 彼らがスパイクの任意一組をすれば、流水のような音がします。

「私達は私達が私達がどのように DVDs からの iPod にすべてのはるかに効率的なデータ記憶を 1 日に可能にする」と信号処理を最適化できるか予測する聴覚コードの簡単で理論的なアカウントを与えてもいいのでこの作業について非常に興奮します Lewicki は言いました。

「例えば私達の検出されたコーディングによってより自然な方法で聴覚神経に」話せばのに 「蝸牛なインプラントを使用できたらそして私達はかなり多分頭脳にはるかにわかりやすい音をと」、彼言った運ぶインプラントを設計してもよい。

http://www.cmu.edu