Archivador en la biblioteca de sonidos
Escrito por Redacción Matematicalia   
domingo, 02 de octubre de 2011
Image LA GENTE ES EXPERTA EN RECONOCER SENSACIONES COMO SONIDOS U OLORES INCLUSO CUANDO MUCHOS ESTÍMULOS APARECEN SIMULTÁNEAMENTE; PERO CÓMO FUNCIONA LA CONEXIÓN ENTRE UN EVENTO ACTUAL Y LA MEMORIA ES ALGO QUE TODAVÍA ESTÁ POCO ESTUDIADO. Científicos del Centro Bernstein en la Universidad Ludwig-Maximilians en Munich (LMU) han desarrollado un modelo matemático que imita con precisión este proceso con pequeños esfuerzos computacionales y puede explicar hallazgos experimentales que han permanecido durante mucho tiempo confusos.

El llamado problema ‘cocktail party’ ha mantenido a los científicos ocupados durante décadas.

¿Cómo es posible para el cerebro filtrar voces familiares en el ruido contextual? Existe una hipótesis muy duradera que afirma que nosotros creamos una especie de biblioteca sonora en la zona cortex auditiva del cerebro a lo largo de nuestras vidas. El catedrático Christian Leibold y el doctor Gonzalo Otazu, ambos miembros de la LMU y del Centro Bernstein, han mostrado en nuevo modelo cómo el cerebro puede comparar sonidos percibidos y almacenados de una manera particularmente eficiente.

Hablando en sentido figurado, los modelos actuales operan siguiendo este principio: Un archivador (posiblemente en el tálamo) compara el sonido entrante con cada una de las entradas en la biblioteca, y recibe el grado de conjunto por cada entrada. Normalmente, sin embargo, muchas entradas se colocan similarmente bien, por lo que el archivador no sabe cuál es, de hecho, el correcto.

El nuevo modelo es diferente: mientras que previamente el archivador compara el sonido con las entradas de la biblioteca, en este momento solo vuelve unas pocas grabaciones relevantes e información sobre hasta qué punto lo archivado y los elementos sonoros difieren. Por lo tanto, sólo se devuelven en el caso de entradas desconocidas o que se ajustan poco. “Tal vez esta también es una razón por la que nosotros podemos ignorar mejor sonidos conocidos que nuevos”, especula Leibold, cabeza del estudio. Durante el test, el modelo era capaz de detectar fácilmente el sonido de un violín y un saltamontes a la vez de entre 400 sonidos con un espectro de frecuencia solapado. Es más, los requisitos de memoria y computacionales eran significativamente más pequeños que en modelos comparables.

Es la primera vez que un modelo-biblioteca se pueda aplicar eficientemente y en tiempo real, lo cual es un pre-requisito para una aplicación en los circuitos cerebrales. Los experimentos mostraron hace tiempo que mucha información se manda desde el cerebro al tálamo. El nuevo modelo predice exactamente este flujo de información. "Supimos rápidamente que nuestro modelo funcionaba. Pero el cómo y por qué es algo que tenemos que descubrir laboriosamente”, dice Leibold. Los modelos matemáticos abstractos de procesos neurobiológicos tienen la ventaja de que se conocen todos los factores contribuyentes. Los investigadores quieren ahora incorporar sus descubrimientos a otros modelos que están más orientados a detalles biológicos y finalmente ponerlo a prueba en experimentos psicoacústicos.

Más información:

  • Archivist in the sound library, Noticias LMU [15 de septiembre de 2011]
  • Gonzalo H. Otazu1, Christian Leibold1, A Corticothalamic Circuit Model for Sound Identification in Complex Scenes, PLoS ONE 6(9): e24270. doi:10.1371/journal.pone.0024270, [html]