Нейрофизиологи изучили работу мозга человека по различению музыкальных инструментов

Нейрофизиологи изучили "центр музыки" в мозге человека и разработали компьютерную программу, способную "опознать" практически любой музыкальный инструмент по нескольким нотам.

Ученым еще предстоит изучение множества нюансов в том, как мозг человека производит обработку такой сложной информации как тембр музыкальных звуков. Такое знание поможет создать системы распознавания речи и приборы, которые инвалидам смогут вернуть слух. Об этом рассказала Мунья Элхиали - руководитель группы ученых из университета Джона Гопкинса в Балтиморе (США).

Ученые объяснили, что такое тембр музыкальных звуков. Это характеристики, не относящиеся к высоте, громкости или долготе. Именно по ним можно определить какой музыкальный инструмент играет - виолончель или фортепиано. Причем сделать это можно буквально по нескольким нотам из звучащей мелодии.

Как выполняет эту операцию мозг человека, ученые уже выяснили. Они следили за активностью нервных клеток в слуховой коре во время, когда звучали различные музыкальные инструменты. Для этого было приглашено 20 добровольцев и проведено небольшое исследование. Им прикреплялся электроэнцефалограф к черепу и проигрывались аудиозаписи различных музыкальных инструментов. Когда запись заканчивалась, добровольцам нужно было оценить, насколько отличаются услышанные ими звуки. Делалось это по десятибальной шкале.

Данные этого эксперимента использованы для создания компьютерной программы, которая имитирует работу "центра музыки" в человеческом мозге. Работа этой программы проверялась на том же наборе звуков из первого эксперимента. Ученые рассказали, что определение музыкальных инструментов было с очень высокой точностью - более 98%.

Эксперимент был усложнен. Программе была воспроизведена совсем другая композиция, в которой звучало 13 музыкальных инструментов. Но и в этом случае она справилась с поставленной задачей. Таким образом, ученые убедились в работоспособности алгоритма. Далее они выяснили, насколько для программы было разным звучание музыкальных инструментов различных классов. Оказалось, что самыми непохожими были ударные и духовые, а близкими по звучанию - струнные и духовые.

Ученые считают, что результаты этой работы (в том числе разработанную компьютерную программу) можно использовать для различных целей. Например, для того чтобы разработать систему распознавания речи или устройства, благодаря которым можно будет преобразовывать электрические сигналы в нервных клетках в звуки речи.