Migliorare il riconoscimento di
parole su un fondo di rumore
LORENZO L.
BORGIA
NOTE E NOTIZIE - Anno XIX – 02 aprile
2022.
Testi
pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di
Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la
sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Se mi rapissero e mi portassero bendato a Manhattan,
saprei dove mi trovo dall’inconfondibile sottofondo acustico di New York, così
suggestivo e caratterizzante che tanti registi cinematografici non hanno
resistito alla tentazione di proporlo per far entrare lo spettatore, attraverso
quell’atmosfera unica, nell’ambiente in cui si svolge la storia, a volte
usandolo quasi come una colonna sonora aggiuntiva. Immagini, come i taxi che sembrano
scorrere senza un proprio rumore su quella traccia sonora per raccogliersi a
decine davanti ai grandi alberghi nei pressi della Paramount Tower, del Madison
Square Garden, della Penn Station, di Barnes & Noble e di tutti i luoghi
più celebrati della Fifth Avenue, non avrebbero quel tratto distintivo senza
quell’effetto sonoro di fondo che ha ispirato celebri capolavori, da Colazione
da Tiffany di Blake Edwards a Manhattan di Woody Allen, e tanti
altri[1] fino ai video
dei nostri giorni, che ci restituiscono il clima della metropoli più
cosmopolita del mondo dopo lo spettrale silenzio del lockdown.
Le componenti di questa “firma acustica” sono varie,
dalle numerose fonti di musica diffuse all’esterno degli edifici e all’interno
dei negozi durante tutto il giorno, ai musicisti di strada, dal traffico
veicolare, con ronzii di motori e segnali acustici, alle innumerevoli tracce e
frammenti di comunicazioni verbali tra migliaia di persone in movimento, ma la
ragione principale dell’effetto speciale è la presenza di quegli
straordinari raccoglitori di onde sonore che sono i giganteschi grattacieli,
responsabili di forme di eco diffuse e di dispersione ritardata delle frequenze
normalmente stimate sottosoglia.
Eppure, questo ambiente acustico evocato come
atmosfera nelle arti audiovisive, quando supera il livello di decibel del
gradevole sottofondo, mascherando le frequenze acustiche basse e medie della voce
umana, diventa un problema di inquinamento acustico che rende irritantemente
impossibile comunicare[2].
Prachi Patel e colleghi, tutti attivi alla Columbia
University o in altri istituti di ricerca di New York, sono esperti del
problema di comunicazione verbale in presenza di livelli di rumore tali da
creare interferenza acustica per la discriminazione uditiva delle parole, e
sanno che l’efficiente percezione del linguaggio parlato in presenza di
mascheramento o distorsione non dipende solo dalla soglia uditiva e da altri oggettivi
parametri percettivi, ma presenta variazioni individuali connesse con l’efficienza
dell’elaborazione cerebrale dell’informazione condotta dalle vie acustiche all’area
41 della corteccia del lobo temporale. Questi autori presentano un caso modello
di percezione del linguaggio disturbato da rumore in un paziente con elettrodi
impiantati nel planum temporale: il caso fornisce un dato nuovo sull’elaborazione
acustica e sembra indicare una nuova via per superare il problema.
(Patel
P., et al. Improved Speech
Hearing in Noise with Invasive Electrical Brain Stimulation. Journal of Neuroscience – Epub ahead of print doi: 10.1523/JNEUROSCI.1468-21.2022, 2022).
La provenienza degli autori è la seguente: Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute,
Columbia University, New York, NY (USA); Department of Electrical Engineering,
Columbia University, New York, NY (USA); Hofstra Northwell School of Medicine, New
York, NY (USA); Feinstein Institute for Medical Research, New York, NY (USA).
La discriminazione acustica col
riconoscimento percettivo delle frequenze della voce umana nell’ascolto di
comunicazioni verbali in un ambiente rumoroso costituisce in generale un
cimento impegnativo, che ad alcuni ascoltatori risulta particolarmente arduo,
anche se per molte persone si tratta di un compito quotidiano legato all’attività
lavorativa svolta in un ambiente di lavoro rumoroso o all’aperto, in spazi
mercatali o vie affollate e trafficate.
Prachi
Patel e colleghi hanno osservato un effetto rilevante e significativo in un paziente
neurochirurgico, portatore di elettrodi intracranici impiantati nel planum
temporale: effettuando una stimolazione elettrica cerebrale profonda,
mediante gli elettrodi inseriti a scopo terapeutico, migliorava
straordinariamente l’abilità di percepire e discriminare correttamente l’esecuzione
vocale di comunicazioni verbali immerse nel rumore. Si registrava, infatti, un
miglioramento fino al 50% della qualità nella stima soggettiva, e fino al 97%
nell’intelligibilità oggettiva.
L’analisi
ha dimostrato che la stimolazione del planum temporale risultava in un selettivo
rinforzo del rilievo dei suoni del linguaggio articolati con la voce umana,
senza accentuazione delle frequenze del rumore di fondo che, in questo senso, risultava
filtrato.
Proseguendo
nell’analisi, si è visto che i campi recettivi dei siti del planum
temporale la cui stimolazione migliorava la percezione della parola erano sintonizzati
con suoni spettralmente ampi e rapidamente varianti. L’analisi
dei potenziali evocati cortico-corticali ha rivelato che i siti del planum
temporale erano localizzati tra i siti del giro di Heschl e del giro
temporale superiore.
I
ricercatori hanno poi rilevato che la discriminabilità del parlato dai suoni
non linguistici aumentava nelle risposte neurali di popolazioni cellulari dal
giro di Heschl ai siti del planum temporale e del giro temporale
superiore.
Queste
evidenze indicano per il planum temporale un ruolo causale nella soppressione
del rumore di fondo e suggeriscono, secondo gli autori dello studio, una
nuova soluzione neuroprotesica[3] per migliorare la percezione del parlato in
ambienti rumorosi e studiare trattamenti selettivi e specifici per coloro che presentano
particolari difficoltà nell’isolamento della voce dal rumore di fondo.
A noi
piace sottolineare la necessità di approfondire lo studio di questo ruolo del planum
temporale, innanzitutto per accertare la generalizzabilità di questo
risultato e poi per verificare se la stimolazione in altre sedi cerebrali
contigue o distanti possa produrre lo stesso effetto di miglioramento selettivo
della voce udita.
L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e
invita alla lettura delle
recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del
sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Lorenzo L. Borgia
BM&L-02 aprile 2022
________________________________________________________________________________
La Società Nazionale di Neuroscienze
BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è registrata
presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16
gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e
culturale non-profit.
[1] L’elenco sarebbe lunghissimo,
con film di Billy Wilder e di tanti maestri del cinema, ma solo citando a memoria:
West Side Story, Taxi Driver, C’era una volta in America, Il
Padrino, I guerrieri della notte, Ghostbusters, C’è posta
per te, Serendipity, Mamma ho riperso l’aereo, Spiderman,
Harry ti presento Sally, Una notte al museo, Autunno a New
York, Wall Street, ecc.
[2] Culturalmente considerato il “lato
negativo” della Big Apple, è spesso rappresentato in fiction e movies
in modo critico e divertente, come in un episodio di Detective Monk, in
cui il protagonista, giunto a Manhattan da San Francisco, tenta reiteratamente
di proseguire una conversazione sempre interrotto e assordato da un martello pneumatico
di una delle tante sedi stradali in cui si fanno lavori che aggiungono rumore a
quello del traffico.
[3] Naturalmente noi riteniamo che
solo delle condizioni patologiche possono giustificare un intervento
terapeutico mediante neuroprotesi; non è certo concepibile che, invece di
ridurre l’inquinamento acustico o abbassare i decibel del rumore ambientale,
una persona sia costretta all’uso di una neuroprotesi per un’efficace
percezione della voce degli altri.