Investigaciones recientes han cuestionado una teoría de larga data sobre cómo los humanos determinan los orígenes de los sonidos a través de la audición espacial, un descubrimiento que tiene importantes implicaciones para el futuro de la tecnología auditiva.
Este modelo se propuso originalmente en la década de 1940 y proponía que los humanos identificaran sonidos utilizando una red compleja de neuronas específicamente sintonizadas para la audición espacial.
Este modelo de audición auditivo-espacial ha dado forma al desarrollo de muchas tecnologías auditivas, desde audífonos hasta teléfonos inteligentes, bajo el supuesto de que nuestro procesamiento auditivo refleja un sistema complejo y altamente especializado.
Sin embargo, los hallazgos recientes de un equipo de investigadores han puesto patas arriba esta teoría. Su estudio muestra que, contrariamente a las creencias anteriores, nuestro cerebro utiliza un sistema mucho menos complejo para la audición espacial, similar al de otros mamíferos.
Este descubrimiento no sólo simplifica nuestra comprensión del procesamiento auditivo humano, sino que también allana el camino para tecnologías auditivas más eficientes y adaptables.
¿Cómo funciona la audición espacial?
La audición espacial, también conocida como localización del sonido, es la capacidad del sistema auditivo para determinar la ubicación y dirección de una fuente de sonido en un espacio tridimensional.
Esta capacidad es esencial para que los humanos y muchos animales naveguen en su entorno, eviten peligros y localicen posibles parejas o presas. Los aspectos clave de la audición espacial incluyen:
- señales binaurales: El cerebro utiliza diferencias en el tiempo y la intensidad del sonido que llega a cada oído para localizar la fuente del sonido. Estas señales se conocen como diferencias de tiempo interaurales (ITD) y diferencias de nivel interaurales (ILD).
- señales mono: La forma del oído externo (pabellón auricular) y la propia cabeza afectan el espectro de frecuencia del sonido que llega al tímpano. Estas señales espectrales ayudan a determinar el volumen de una fuente de sonido y si proviene del frente o de atrás.
- Movimientos de cabezaGirar la cabeza puede ayudar a resolver ambigüedades en la localización del sonido, especialmente al distinguir entre sonidos que vienen del frente o de atrás.
- El efecto de la precedencia: Cuando al sonido le sigue un eco, el sistema auditivo da prioridad al sonido que llega primero, suprimiendo la percepción del eco. Esto ayuda a localizar sonidos en entornos reverberantes.
- Análisis de escena de audio.: El cerebro puede separar y agrupar sonidos de múltiples fuentes según su ubicación espacial, lo que nos permite concentrarnos en una fuente de sonido particular en un ambiente ruidoso (p. ej., el “efecto cóctel”).
La audición espacial es un proceso complejo que implica la interacción de varios mecanismos neuronales en el tronco del encéfalo, el mesencéfalo y la corteza.
Audición espacial y procesamiento auditivo.
La investigación fue realizada por un distinguido equipo de Universidad MacquarieSe han utilizado pruebas auditivas avanzadas y técnicas de imágenes cerebrales para comparar el procesamiento auditivo humano y la audición espacial con la de otros mamíferos, incluidos los monos rhesus y los jerbos.
Lo que descubrieron fue sorprendentemente sencillo: en lugar de depender de una densa red de neuronas especializadas, tanto los humanos como otras especies utilizan una red neuronal menos densa y más eficiente energéticamente para la audición espacial.
“Nos gusta pensar que nuestro cerebro debe ser mucho más avanzado que el de otros animales en todo, pero eso es simplemente arrogancia. Hemos podido demostrar que los jerbos son similares a los conejillos de indias, los conejillos de indias son similares a los monos rhesus y los rhesus. Los monos son similares a los humanos en este sentido”, dijo el distinguido profesor David McAlpine, investigador principal.
Implicaciones para la tecnología auditiva y más allá
Este enfoque más simple del procesamiento auditivo no sólo es fundamental para la audición espacial, sino que también es esencial para distinguir el habla del ruido de fondo. Esta capacidad es vital en lo que se conoce como el “problema del cóctel”: el desafío de centrarse en un solo sonido en un ambiente ruidoso.
Las tecnologías actuales, incluidos los dispositivos inteligentes y los audífonos, enfrentan este problema, pero nuevos hallazgos sugieren que el cambio hacia modelos neuronales más simples y eficientes podría conducir a mejoras significativas.
El profesor McAlpine sugiere que la atención debería alejarse de los modelos lingüísticos a gran escala, que son eficaces para predecir texto pero pueden ser menos adecuados para las funciones auditivas. «Los estudiantes de maestría son buenos anticipando la siguiente palabra de una oración, pero intentan hacer demasiado», dice el profesor McAlpine.
En cambio, pide un modelo que imite la estrategia del “cerebro superficial” utilizada por los humanos y otros animales, que implica seleccionar breves fragmentos de audio y usarlos para localizar un sonido y tal vez su fuente, sin necesidad de procesar el lenguaje.
El futuro de la investigación audiológica
El equipo ahora se está preparando para explorar más a fondo cómo una mínima información auditiva puede lograr la máxima precisión auditiva espacial.
Sus hallazgos no sólo mejoran nuestra comprensión de la audición humana y animal, sino que también tienen el potencial de revolucionar la forma en que las máquinas escuchan e interactúan con su entorno.
Al adoptar la simplicidad de nuestra “mente de jerbo”, las tecnologías futuras podrán analizar el habla y el sonido de manera más efectiva en entornos del mundo real, haciéndolos más intuitivos y accesibles para los usuarios de todo el mundo.
Esta investigación representa un cambio importante en nuestro enfoque del diseño de sistemas auditivos, tanto biológicos como mecánicos, y podría conducir a una nueva generación de audífonos que sean más naturales en su función y más efectivos en su aplicación.
El estudio completo fue publicado en la revista Biología actual.
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