Επιστήμονες εκπαίδευσαν ένα υπολογιστή να αναλύει την εγκεφαλική δραστηριότητα κάποιου που ακούει μουσική και με βάση μόνο αυτά τα νευρωνικά μοτίβα, να αναπαράγει το τραγούδι.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε την περασμένη Τρίτη, παρήγαγε μια αναγνωρίσιμη εκδοχή του τραγουδιού των Pink Floyd (από το 1979), “Another Brick in the Wall (Part 1)”.
Για να συλλέξουν τα δεδομένα για τη μελέτη, οι ερευνητές κατέγραψαν τους εγκεφάλους 29 ασθενών με επιληψία στο ιατρικό κέντρο Albany στην πολιτεία της Νέας Υόρκης από το 2009 έως το 2015. Σαν μέρος της θεραπείας της επιληψίας, οι ασθενείς είχαν ένα δίχτυ με “νύχια” ηλεκτρόδια εμφυτευμένα στον εγκέφαλό τους.
Αυτό δημιούργησε μια σπάνια ευκαιρία για τους νευροεπιστήμονες να καταγράφουν την δραστηριότητα του εγκεφάλου τους ενώ άκουγαν μουσική. Η ομάδα επέλεξε το τραγούδι των Pink Floyd εν μέρει επειδή άρεσε στους μεγαλύτερους ασθενείς. “Αν έλεγαν, “Δεν μπορώ να ακούσω αυτά τα σκουπίδια”, τότε τα δεδομένα θα ήταν τρομερά, ανέφερε ο Dr. Schalk. Επιπλέον, το τραγούδι περιλαμβάνει 41 δευτερόλεπτα στίχους και δυόμισι λεπτά κυκλικά ορχηστρικά, ένας συνδυασμός που ήταν χρήσιμος για να δείξει πώς ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τις λέξεις αλλά και την μελωδία.
Ο Robert Knight, ένας νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της California (Berkeley) , και ο αρχηγός της ομάδας, ζήτησε από έναν από τους μεταδιδακτορικούς του, τον Ludovic Bellier, να προσπαθήσει να χρησιμοποιήσει το σύνολο δεδομένων για να ανασκευάσει τη μουσική. Το εργαστήριο είχε κάνει ήδη παρόμοια εργασία ανακατασκευάζοντας λέξεις.
Αναλύοντας λοιπόν τα δεδομένα από κάθε ασθενή, ο Dr. Bellier εντόπισε ποια μέρη του εγκεφάλου φωτιζόταν κατά τη διάρκεια του τραγουδιού και σε ποιες συχνότητες αντιδρούσαν αυτές οι περιοχές. Όπως ακριβώς η ανάλυση μιας εικόνας εξαρτάται από τον αριθμό των pixel της, η ποιότητα μιας εγγραφής ήχου εξαρτάται από τον αριθμό των συχνοτήτων που μπορεί να αναπαραστήσει.
Για να ανακατασκευάσουν το “Another Brick in the Wall”, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν 128 ζώνες συχνοτήτων. Αυτό σήμαινε εκπαίδευση 128 μοντέλων υπολογιστών, τα οποία είχαν στο επίκεντρο τους το τραγούδι. Στη συνέχεια, οι ερευνητές έλεγξαν το αποτέλεσμα σε τέσσερις μεμονωμένους εγκεφάλους μέσω του μοντέλου. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν όλα αναγνωρίσιμα και αφορούσαν το τραγούδι των Pink Floyd, αν και είχαν αξιοσημείωτες διαφορές. Η τοποθέτηση ηλεκτροδίων από ασθενή σε ασθενή πιθανώς εξηγεί τις διακυμάνσεις ανέφεραν οι ερευνητές, αλλά και τα προσωπικά χαρακτηριστικά, όπως το αν ένα άτομο ήταν μουσικός, έχουν επίσης σημασία.
Να αναφέρουμε ότι η συγκεκριμένη προσέγγιση ήταν περιορισμένη: οι επιστήμονες μπορούσαν να δουν την εγκεφαλική δραστηριότητα μόνο εκεί που είχαν τοποθετήσει οι γιατροί ηλεκτρόδια για να αναζητήσουν επιληπτικές κρίσεις.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης ένα σημείο στον κροταφικό λοβό του εγκεφάλου που αντέδρασε όταν οι εθελοντές άκουσαν τις 16 νότες της κιθάρας του τραγουδιού. Ανέφεραν λοιπόν ότι αυτή η συγκεκριμένη περιοχή μπορεί να εμπλέκεται στην αντίληψή μας για τον ρυθμό.
Τα παραπάνω ευρήματα προσφέρουν ένα πρώτο βήμα προς τη δημιουργία πιο εκφραστικών συσκευών για να βοηθήσουν άτομα που δεν μπορούν να μιλήσουν. Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες έχουν κάνει σημαντικές ανακαλύψεις στην εξαγωγή λέξεων από ηλεκτρικά σήματα που παράγονται από τον εγκέφαλο ατόμων με μυϊκή παράλυση όταν προσπαθούν να μιλήσουν.
