“Hoor”-temperatuur – wetenschappers ontdekken een nieuwe laag van menselijke perceptie

Onderzoekers hebben aangetoond dat mensen de watertemperatuur kunnen waarnemen door middel van geluid, een vermogen dat waarschijnlijk is ontwikkeld door blootstelling, wat wijst op het potentieel voor nieuwe sensorische hersenkaarten en geavanceerde cognitieve vaardigheden.

Onderzoekers van het Ivscher Instituut voor Hersenen, Cognitie en Technologie (BCT Instituut) van de Reichmann Universiteit (IDC Herzliya) hebben een grotendeels over het hoofd gezien cognitief vermogen ontdekt, met behulp van… Machinaal leren Licht werpen op de dynamiek van cross-modale perceptie – de interactie tussen verschillende sensorische media. In een recente studie onderzocht het team of mensen de thermische eigenschappen van water, zoals de temperatuur, kunnen detecteren via het geluid en of deze perceptie bewust plaatsvindt.

Door gebruik te maken van de principes van multisensorische integratie (de manier waarop de hersenen informatie uit verschillende sensorische modaliteiten combineren om een ​​uniforme perceptie van de omgeving te vormen), onderzocht het team het potentieel van multisensorische integratie. thermisch Ze gebruikten ook een vooraf getraind diep neuraal netwerk (DNN) en een classificatie-algoritme (support vector machine) om te onderzoeken of machinaal leren in staat was om met succes en consistent audio-opnames van water bij verschillende temperaturen te classificeren terwijl het werd gegoten, waardoor een kaart ontstond van deze thermische eigenschappen zijn feitelijk gecodeerd in de audio.

De vragenlijst onderzocht de opvattingen van mensen over crossmediale perceptie, en het vermogen van deelnemers om waar te nemen tijdens een online 2AFC-taak werd getest met behulp van opnamen gemaakt in een randfaciliteit. De opnames werden ook gebruikt om een ​​machine learning-model te trainen om dezelfde classificatie uit te voeren. Copyright: Ivscher Instituut voor Hersencognitie en Technologie, Reichmann Universiteit

“Temperatuurwaarneming is uniek vergeleken met andere zintuiglijke ervaringen”, zegt Dr. Adi Sener, een postdoctoraal onderzoeker bij het BCT Instituut en co-auteur van de studie. “Voor zicht en gehoor hebben we speciale sensorische ‘organen’ zoals ogen en oren , en met de temperatuur zijn we afhankelijk van gespecialiseerde receptoren.” “In de huid reageren ze op verschillende temperatuurbereiken die we als warm en koud ervaren, maar in het dierenrijk weten we bijvoorbeeld dat slangen daadwerkelijk lichaamswarmte kunnen ‘zien’, waardoor ze lichaamswarmte kunnen ‘zien’. prooi identificeren.”

De vraag of multisensorische perceptie van temperatuur zich ook uitstrekt tot mensen is al eerder aan de orde gesteld. “Eerdere studies hebben dit op gedragsniveau onderzocht”, zegt professor Amir Amidi, oprichter en directeur van het BCT Instituut. “Deze onderzoeken hebben aangetoond dat mensen het verschil kunnen horen tussen hete vloeistoffen en koude vloeistoffen terwijl ze worden gegoten, maar niet hoe of waarom dit gebeurt”, legt hij uit.

Onderzoek naar multisensorische waarneming

De onderzoekers probeerden eerst eerdere bevindingen te repliceren en dit verbazingwekkende cognitieve vermogen te bevestigen, en ook te verduidelijken of dit vermogen aangeboren of aangeleerd is, een vraag die al lang onderwerp is van veel discussie. “We wilden ook onderzoeken of mensen zich bewust zijn van deze verschillen in geluidseigenschappen en thermische verschillen, en ook de eigenschappen van de geluiden zelf onderzoeken die het onderscheid in perceptie mogelijk maken”, zegt Snir.

Daartoe gebruikte het team een ​​vooraf getraind diep neuraal netwerk (DNN) om opnames van verschillende temperaturen van gegoten water te karakteriseren, een machine learning-algoritme om de thermische eigenschappen van het water te classificeren, en computationele analyse van de auditieve kenmerken van elke opname. . “We zagen dat deelnemers consequent in staat waren de temperatuur van het water te onderscheiden aan de hand van het geluid, zelfs als ze dachten dat ze dat niet konden, wat ons vertelt dat dit waarschijnlijk een impliciete vaardigheid is die wordt verworven door blootstelling aan auditieve signalen gedurende het hele leven”, zegt Amedee. Een machine learning-model dat is getraind op opnames van warm en koud water heeft een hoge mate van auditieve waarneming.” nauwkeurigheid ‘Over de classificatie van stemmen.’

De onderzoeksresultaten tonen aan dat mensen het vermogen hebben om complexe sensorische kaarten te leren uit alledaagse ervaringen, en dat machinaal leren subtiele cognitieve verschijnselen kan helpen ophelderen. “De volgende stap is kijken of mensen voor deze ervaring nieuwe sensorische kaarten in de hersenen zullen ontwikkelen, zoals ze dat doen voor zien, aanraken en horen”, zegt Amidi. Hij voegt eraan toe: “Theoretisch zouden de recente beweringen van Elon Musk over het vermogen van Neuralink om bovenmenselijke vermogens te creëren werkelijkheid kunnen worden als dezelfde methode wordt gecombineerd met hersenstimulatie.”

Referentie: “Hoortemperaturen: machinaal leren gebruiken om multimodale perceptie van thermische eigenschappen te verhelderen door te luisteren” door Moher Wenger, Amber Maimon, Or Yizhar, Adi Snir, Yonatan Sasson en Amir Amidi, 28 juni 2024, Grenzen in de psychologie.
doi: 10.3389/fpsyg.2024.1353490