Вчені відкрили новий рівень людського сприйняття

Дослідники продемонстрували, що люди можуть сприймати температуру води за допомогою звуку — здатність, яка, ймовірно, розвинулася в результаті впливу, що свідчить про потенціал для створення нових сенсорних карт мозку і вдосконалення перцептивних навичок.

Дослідники з Інституту мозку, пізнання і технологій Івчера (BCT Institute) при Університеті Райхмана (IDC Herzliya) виявили здебільшого ігноровану перцептивну здатність, використовуючи машинне навчання, щоб пролити світло на динаміку крос-модального сприйняття — взаємодію між різними сенсорними модальностями. У нещодавньому дослідженні команда з’ясовувала, чи може людина визначити теплові властивості води, наприклад, її температуру, за її звуком і чи відбувається це сприйняття свідомо.

Використовуючи принципи мультисенсорної інтеграції (спосіб, у який мозок поєднує інформацію з різних сенсорних модальностей для формування єдиного сприйняття навколишнього середовища), команда досліджувала потенціал мультисенсорного теплового сприйняття. Вони також використали попередньо навчену глибоку нейронну мережу (DNN) та алгоритм класифікації (машину опорних векторів), щоб перевірити, чи може машинне навчання успішно та послідовно класифікувати аудіозаписи води різної температури, що ллється, та створити карту цих теплових властивостей, фізично закодованих у звуці.

«Сприйняття температури є досить унікальним у порівнянні з іншими сенсорними відчуттями, — каже доктор Аді Снір, постдокторський науковий співробітник Інституту BCT та співавтор дослідження. «Для зору і слуху у нас є спеціальні сенсорні «органи», такі як очі і вуха, з температурою ми покладаємося на спеціалізовані рецептори в шкірі, які реагують на різні температурні діапазони, які ми відчуваємо як тепло і прохолоду, але в тваринному світі ми знаємо, наприклад, що змії насправді можуть «бачити» тепло тіла, що дозволяє їм ідентифікувати здобич».

Питання про те, чи поширюється мультисенсорне сприйняття температури на людину, ставилося і раніше. «Попередні дослідження вивчали це на поведінковому рівні, — стверджує професор Амір Амеді, директор-засновник Інституту BCT. «Ці дослідження показали, що люди можуть чути різницю між гарячою та холодною рідиною, але не розуміють, як і чому це можливо», — пояснює він.

Дослідження мультисенсорного сприйняття

Дослідники поставили собі за мету, перш за все, повторити попередні результати і підтвердити цю дивовижну здатність сприйняття, а також з’ясувати, чи є ця здатність вродженою, чи набутою — питання, яке вже давно є предметом численних дискусій. «Ми також хотіли дослідити, чи усвідомлюють люди ці відмінності у звукових властивостях теплових відмінностей, — каже Снір, — а також дослідити, які характеристики самих звуків дозволяють диференціювати їх сприйняття», — додає він.

Для цього команда використовувала попередньо навчену глибоку нейронну мережу (DNN) для характеристики записів різної температури води, що виливається, алгоритм машинного навчання для класифікації теплових властивостей води та обчислювальний аналіз слухових особливостей кожного запису. «Ми побачили, що учасники постійно могли розпізнавати температуру води за її звуком, навіть коли вони не вірили, що можуть це зробити, що говорить нам про те, що це, ймовірно, неявна навичка, набута через вплив слухових сигналів протягом життя, — пояснює Амеді, — водночас модель машинного навчання, яка навчалася на записах гарячої та холодної води, показала високу точність у класифікації звуків».

Результати дослідження демонструють, що люди здатні засвоювати складні сенсорні карти з повсякденного досвіду, і що машинне навчання може допомогти прояснити тонкі явища сприйняття. «Наступним кроком буде вивчення того, чи будуть люди створювати нові сенсорні карти в мозку для цього досвід, так само як вони це роблять для зору, дотику та слуху», — стверджує Амеді. «Теоретично, нещодавні заяви Ілона Маска про те, що Neuralink створює надлюдські здібності, можуть стати реальністю, якщо поєднати цей метод зі стимуляцією мозку», — додає він.