התדרים של קוגניציה: חקירה כיצד המוח שלנו מבדיל צלילים

מחקר מראה שהמוח שלנו משתמש בקצבי סאונד ודפוסים בסיסיים כדי להבחין בין מוזיקה לדיבור, ומציע תובנות לשיפור הטיפולים בלקויות דיבור כמו אפזיה.

מוזיקה ודיבור הם בין סוגי הצלילים השכיחים ביותר שאנו שומעים. אבל איך נזהה את מה שאנחנו חושבים שהם ההבדלים בין השניים?

צוות בינלאומי של חוקרים מיפה את התהליך הזה באמצעות סדרה של ניסויים – והניב תובנות המציעות אמצעי פוטנציאלי לאופטימיזציה של תוכניות טיפוליות המשתמשות במוזיקה כדי להחזיר את היכולת לדבר בטיפול באפאזיה. הפרעת השפה הזו סובל יותר מ-1 מכל 300 אמריקאים מדי שנה, כולל וונדי וויליאמס וברוס וויליס.

תובנות שמיעתיות ממחקר

"למרות שמוזיקה ודיבור שונים במובנים רבים, החל מגובה הצליל לגוון ועד למרקם הצליל, התוצאות שלנו מראות שמערכת השמיעה משתמשת בפרמטרים אקוסטיים פשוטים להפליא כדי להבחין בין מוזיקה ודיבור", מסביר אנדרו צ'אנג, פוסט-דוקטורט ב- אוניברסיטת ניו יורקהמחלקה לפסיכולוגיה והמחברת הראשית של הספר עיתוןהמתפרסם היום (28 במאי) בכתב העת PLOS ביולוגיה. "בסך הכל, קטעי קול איטיים ויציבים יותר של רעש בלבד נשמעים יותר כמו מוזיקה בעוד שהקליפים המהירים והלא סדירים נשמעים יותר כמו דיבור."

מדענים מודדים את קצב האותות לפי יחידות מדידה מדויקות: הרץ (הרץ). מספר גדול יותר של הרץ פירושו מספר גדול יותר של התרחשויות (או מחזוריות) בשנייה מאשר מספר נמוך יותר. לדוגמה, אנשים הולכים בדרך כלל בקצב של 1.5 עד 2 צעדים בשנייה, שהם 1.5-2 הרץ. הקצב של הלהיט של סטיבי וונדר משנת 1972 "אֱמוּנָה טְפֵלָה" הוא בערך 1.6 הרץ, בעוד שההפצצה של אנה קרינה משנת 1967 "רולר גירל"נכנס במהירות של 2 הרץ. הדיבור, לעומת זאת, הוא בדרך כלל מהיר פי שניים עד שלושה מזה ב-4-5 הרץ.

היה טוב מְתוֹעָד שעוצמת הקול של השיר, או העוצמה, לאורך זמן – מה שמכונה "אפנון משרעת" – קבועה יחסית ב-1-2 הרץ. לעומת זאת, אפנון המשרעת של הדיבור הוא בדרך כלל 4-5 הרץ, כלומר עוצמת הקול שלו משתנה לעתים קרובות.

למרות הנוכחות וההיכרות של מוזיקה ודיבור, מדענים חסרו בעבר הבנה ברורה כיצד אנו מזהים ללא מאמץ ואוטומטי צליל כמוזיקה או דיבור.

ממצאים ניסויים על תפיסת קול

כדי להבין טוב יותר את התהליך הזה שלהם PLOS ביולוגיה במחקר, צ'אנג ועמיתיו ערכו סדרה של ארבעה ניסויים שבהם יותר מ-300 משתתפים האזינו לסדרה של קטעי אודיו של רעש דמוי מוזיקה ודיבור מסונתזים במהירויות וסדירויות אפנון משרעת שונות.

קטעי רעש השמע אפשרו רק זיהוי של עוצמת קול ומהירות. המשתתפים התבקשו לשפוט האם קטעי הרעש המעורפלים הללו, שנאמר להם שהם מוזיקה או דיבור עם רעש, נשמעים כמו מוזיקה או דיבור. התבוננות בדפוס של משתתפים הממיינים מאות קטעי רעש כמוזיקה או דיבור גילתה עד כמה כל תכונת מהירות ו/או סדירות השפיעה על כושר השיפוט שלהם בין מוזיקה לדיבור. זוהי הגרסה השמיעתית של "לראות פנים בענן", מסכמים המדענים: אם יש תכונה מסוימת בגל הקול שתואמת את הרעיון של המאזינים לגבי איך מוזיקה או דיבור צריכים להיות, אפילו קליפ רעש לבן יכול להישמע כמו מוזיקה או דיבור . ניתן להוריד דוגמאות הן למוסיקה והן לדיבור מה- עמוד מחקר.

התוצאות הראו שמערכת השמיעה שלנו משתמשת בפרמטרים אקוסטיים פשוטים ובסיסיים להפתיע כדי להבחין בין מוזיקה ודיבור: למשתתפים, קליפים עם קצבים איטיים יותר (<2Hz) ואפנון משרעת רגיל יותר נשמעו יותר כמו מוזיקה, בעוד קליפים עם קצבים גבוהים יותר (~4Hz) ואפנון משרעת לא סדיר יותר נשמע יותר כמו דיבור.

השלכות על טיפול ושיקום

הידיעה כיצד המוח האנושי מבדיל בין מוזיקה ודיבור עשויה להועיל לאנשים עם הפרעות שמיעה או שפה כמו אפזיה, מציינים המחברים. טיפול באינטונציה מלודית, למשל, היא גישה מבטיחה להכשיר אנשים עם אפזיה לשיר את מה שהם רוצים לומר, תוך שימוש ב"מנגנונים המוזיקליים" השלמים שלהם כדי לעקוף מנגנוני דיבור פגומים. לכן, ידיעה מה הופך מוזיקה ודיבור דומים או מובחנים במוח יכולה לעזור לעצב תוכניות שיקום יעילות יותר.

מחברי המאמר האחרים היו שיאנגבין טנג מהאוניברסיטה הסינית בהונג קונג, מ. פלורנסיה אסנאו מהאוניברסיטה האוטונומית הלאומית של מקסיקו (UNAM), ודיוויד פופל, פרופסור במחלקה לפסיכולוגיה של NYU ומנהל מכון ארנסט שטרונגמן למדעי המוח ב-NYU. פרנקפורט, גרמניה.

המחקר נתמך על ידי מענק מהמכון הלאומי לחרשות והפרעות תקשורת אחרות, חלק מה- המכונים הלאומיים לבריאות (F32DC018205), ומלגות ליאון לוי במדעי המוח.