自然声音隔离科学家揭示大脑如何在嘈杂环境中隔离声音

几十年来，神经科学家一直在研究 "鸡尾酒会问题"，即人脑在嘈杂的背景噪音中有意识地专注于一个声音的非凡能力。长期以来，人们一直认为大脑是通过放大特定音频特征的神经元活动来实现这种内部聚焦的，但研究人员以前缺乏一个有效的计算模型来证明这种机制足以应对现实世界中的各种情况。

最近，麻省理工学院的一个研究小组成功开发了一个人工神经网络，它反映了人类的这种听觉能力。这项研究发表在《自然-人类行为》（Nature Human Behavior）杂志上，揭示了大脑利用一种科学上称为乘法特征增益的策略。简单地说，大脑就像一个高度特定的音量表盘。当一个人聆听目标声音时，大脑会放大与该声音独特特征（如音调）相关的神经信号，同时降低竞争声音的音量。

为了测试这一点，麻省理工学院的研究小组给他们的人工模型输入了一个特定声音的简短音频提示，然后是一个由重叠扬声器组成的嘈杂混合物。该模型成功地将目标声音提升到最前沿，在各种条件下都能与人类的表现相匹配。它甚至还复制了人类常见的听音错误，比如难以区分两个音调相似的不同声音。

我们的所有模型都不具备人类所拥有的能力，即提示特定对象或特定声音，然后根据该对象或声音做出反应。这是一个真正的限制。-Josh H. McDermott 是这项研究论文的通讯作者。

该模型还允许研究人员快速测试空间位置对听力的影响。该系统预测，当扬声器横向而非纵向分开时，区分不同的声音要容易得多--研究小组随后在人体试验中证实了这一现象。研究人员希望这个模型能为先进的人工耳蜗铺平道路，帮助人们在混乱的环境中更有效地集中注意力。