Temperatura „słyszenia” – naukowcy odkrywają nową warstwę ludzkiej percepcji

Naukowcy wykazali, że ludzie są w stanie postrzegać temperaturę wody za pomocą dźwięku – jest to zdolność, która prawdopodobnie rozwinęła się w wyniku ekspozycji, co sugeruje potencjał w zakresie nowych sensorycznych map mózgu i zaawansowanych umiejętności poznawczych.

Naukowcy z Instytutu Mózgu, Poznania i Technologii Ivschera (Instytut BCT) na Uniwersytecie Reichmann (IDC Herzliya) odkryli w dużej mierze pomijaną zdolność poznawczą, wykorzystując… Uczenie maszynowe Rzucić światło na dynamikę percepcji intermodalnej – interakcję pomiędzy różnymi mediami zmysłowymi. W niedawnym badaniu zespół zbadał, czy ludzie są w stanie wykryć właściwości termiczne wody, takie jak jej temperatura, poprzez dźwięk i czy postrzeganie to odbywa się świadomie.

Wykorzystując zasady integracji wielozmysłowej (sposób, w jaki mózg łączy informacje pochodzące z różnych modalności zmysłowych w celu stworzenia jednolitego postrzegania środowiska), zespół zbadał potencjał integracji wielozmysłowej. termiczny Wykorzystali także wstępnie wytrenowaną głęboką sieć neuronową (DNN) i algorytm klasyfikacji (maszyna wektorów nośnych), aby sprawdzić, czy uczenie maszynowe było w stanie skutecznie i spójnie klasyfikować nagrania dźwiękowe wody o różnych temperaturach podczas jej nalewania, tworząc mapowanie te właściwości termiczne faktycznie zakodowane w dźwięku.

Kwestionariusz badał przekonania ludzi na temat percepcji w różnych mediach, a zdolność uczestników do postrzegania w internetowym zadaniu 2AFC została przetestowana przy użyciu nagrań zarejestrowanych w obiekcie peryferyjnym. Nagrania wykorzystano także do wytrenowania modelu uczenia maszynowego w celu przeprowadzenia tej samej klasyfikacji. Prawa autorskie: Instytut Ivschera ds. Poznania i Technologii Mózgu, Uniwersytet Reichmanna

„Postrzeganie temperatury jest wyjątkowe w porównaniu z innymi doświadczeniami zmysłowymi” – mówi dr Adi Sener, badacz ze stopniem doktora w Instytucie BCT i współautor badania. „Dla wzroku i słuchu mamy specjalne „narządy” zmysłów, takie jak oczy i uszy , a w przypadku temperatury polegamy na wyspecjalizowanych receptorach.” „W skórze reagują na różne zakresy temperatur, które odczuwamy jako gorąco i zimno, ale w królestwie zwierząt wiemy na przykład, że węże rzeczywiście „widzą” ciepło ciała, co im na to pozwala zidentyfikować ofiarę.”

Pytanie, czy wielozmysłowe postrzeganie temperatury dotyczy także człowieka, zostało już poruszone. „Wcześniejsze badania badały to na poziomie behawioralnym” – mówi profesor Amir Amidi, dyrektor założyciel Instytutu BCT. „Badania te wykazały, że ludzie słyszą różnicę między gorącymi i zimnymi płynami podczas nalewania, ale nie wiedzą, jak i dlaczego to się dzieje” – wyjaśnia.

Badanie percepcji wielozmysłowej

Naukowcy postanowili najpierw powtórzyć wcześniejsze ustalenia i potwierdzić tę niesamowitą zdolność poznawczą, a także wyjaśnić, czy jest ona wrodzona, czy wyuczona, co od dawna jest przedmiotem wielu debat. „Chcieliśmy także zbadać, czy ludzie są świadomi różnic we właściwościach dźwięku i różnic termicznych, a także zbadać właściwości samych dźwięków, które pozwalają na różnicę w percepcji” – mówi Snir.

W tym celu zespół wykorzystał wstępnie wytrenowaną głęboką sieć neuronową (DNN) do scharakteryzowania nagrań różnych temperatur nalewanej wody, algorytm uczenia maszynowego do klasyfikacji właściwości termicznych wody oraz analizę obliczeniową atrybutów słuchowych każdego nagrania . „Zaobserwowaliśmy, że uczestnicy konsekwentnie byli w stanie odróżnić temperaturę wody na podstawie jej dźwięku, nawet jeśli wydawało im się, że nie potrafią, co mówi nam, że jest to prawdopodobnie ukryta umiejętność nabywana poprzez ekspozycję na bodźce słuchowe przez całe życie” – Amedee wyjaśnia model uczenia maszynowego wytrenowany na nagraniach gorącej i zimnej wody charakteryzuje się wysokim stopniem percepcji słuchowej”. dokładność „O klasyfikacji głosów”.

Wyniki badania pokazują, że ludzie mają zdolność uczenia się złożonych map sensorycznych na podstawie codziennych doświadczeń, a uczenie maszynowe może pomóc w wyjaśnianiu subtelnych zjawisk poznawczych. „Następnym krokiem będzie sprawdzenie, czy ludzie opracują w mózgu nowe mapy sensoryczne na potrzeby tego doświadczenia, takie same, jak w przypadku widzenia, dotykania i słyszenia” – mówi Amidi. Dodaje: „Teoretycznie niedawne twierdzenia Elona Muska dotyczące zdolności Neuralink do tworzenia nadludzkich zdolności mogą stać się rzeczywistością, jeśli tę samą metodę połączy się ze stymulacją mózgu”.

Odniesienie: „Temperatury słuchu: wykorzystanie uczenia maszynowego do wyjaśnienia wielomodalnego postrzegania właściwości termicznych poprzez słuchanie”, Moher Wenger, Amber Maimon, Or Yizhar, Adi Snir, Yonatan Sasson i Amir Amidi, 28 czerwca 2024 r., Granice w psychologii.
doi: 10.3389/fpsyg.2024.1353490