La identificación neuronal de la música: la ciencia del sonido

Una investigación, publicada en PLOS Computational Biology, ofrece información sobre las bases neuronales que nos permiten identificar el timbre musical. Mounya Elhilali, de la Universidad John Hopkins, y sus colegas han utilizado modelos matemáticos basados en una serie de experimentos con animales y humanos para predecir fielmente el reconocimiento de diferentes fuentes de sonido y emular la forma en que los humanos perciben los diferentes tipos de timbre.

Una de las mayores contribuciones a nuestra habilidad para analizar música y reconocer diferentes instrumentos es un concepto muy particular, el timbre. Esta palabra es un poco difícil de explicar, pero normalmente lo entendemos como el matiz de un sonido, su vibración y su nota, ya sea agudo o grave, por ejemplo, el timbre juega un papel importante cuando somos capaces de identificar si un sonido viene de un violín, una flauta o un piano, es como si identificáramos la voz del instrumento.

Para que los humanos y animales identifiquemos los sonidos, utilizamos una parte muy importante de nuestro cerebro, la corteza auditiva primaria, en la cual todo tipo de sonido es decodificado para su comprensión, en el caso de este estudio, los investigadores de la Universidad de John Hopkins desarrollaron un modelo matemático basado en la actividad de esta zona para simular cómo el cerebro trabaja cuando recibe señales auditivas, cómo se ve cuando trata de identificar características específicas y si hay algo ahí que permite al cerebro discernir estas características específicas.

Los autores utilizaron un modelo computarizado para imitar con precisión cómo algunas zonas de la corteza auditiva primaria trasforman los sonidos en impulsos nerviosos para que podamos reconocer el tipo de sonido que estamos escuchando. El modelo fue capaz de identificar correctamente qué instrumento estaba sonando en un rango del 98.7 por ciento.

Este modelo se diseñó para entender mejor cómo los humanos pueden identificar el timbre, así que para el experimento los investigadores estudiaron un grupo de 20 personas, las cuales tuvieron que escuchar e identificar diferentes instrumentos musicales, ya sea sus diferencias y similitudes. Con esta información los investigadores identificaron cuáles son el tipo de sonidos que más se parecen, como los de cuerdas, y los que más difieren, como las percusiones y los de viento, algunos de estos sutiles juicios también fueron reproducidos por el modelo computarizado.

“Aún hay mucho que aprender sobre la forma en que el cerebro humano procesa información compleja como el timbre musical, esto con la intención de trasladar o traducir este conocimiento a sistemas computacionales mejorados, en favor de nuevas tecnologías de la audición y para ayudar a las personas que sufren de diferentes tipos de sordera”, dijo Elhilali.

El artículo puede encontrarse en esta página:

http://www.ploscompbiol.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.1002759.

Y otro artículo muy interesante al respecto:

http://en.wikipedia.org/wiki/Neuronal_encoding_of_sound.

Referencias:

Kailash Patil, Daniel Pressnitzer, Shihab Shamma, Mounya Elhilali. “Music in Our Ears: The Biological Bases of Musical Timbre Perception”. PLoS Computational Biology.