Isolation naturelle de la voix : Des scientifiques révèlent comment le cerveau isole les voix dans les environnements bruyants

Depuis des décennies, les neuroscientifiques étudient le "problème des cocktails", c'est-à-dire la capacité remarquable du cerveau humain à se concentrer intentionnellement sur une seule voix au milieu d'une cacophonie de bruits de fond. Si l'on sait depuis longtemps que le cerveau parvient à cette concentration interne en amplifiant l'activité des neurones réglés sur des caractéristiques audio spécifiques, les chercheurs ne disposaient pas jusqu'à présent d'un modèle informatique fonctionnel pour prouver que ce mécanisme était suffisant pour les scénarios du monde réel.

Récemment, une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology a réussi à mettre au point un réseau neuronal artificiel qui reproduit cette capacité auditive humaine. Publiée dans la revue Nature Human Behavior, l'étude révèle que le cerveau utilise une stratégie connue scientifiquement sous le nom de gains de caractéristiques multiplicatives. En termes simples, le cerveau agit comme un cadran de volume très spécifique. Lorsqu'une personne écoute une voix cible, son cerveau amplifie les signaux neuronaux associés aux caractéristiques uniques de cette voix, telles que sa hauteur, tout en réduisant simultanément le volume des sons concurrents.

Pour tester ce phénomène, l'équipe du MIT a donné à son modèle artificiel un bref signal audio d'une voix spécifique, suivi d'un mélange bruyant de haut-parleurs qui se chevauchent. Le modèle a réussi à faire passer la voix cible au premier plan, ce qui a permis d'égaler les performances humaines dans diverses conditions. Il a même reproduit des erreurs d'écoute humaines courantes, telles que la difficulté à séparer deux voix distinctes ayant des hauteurs de ton similaires.

Aucun de nos modèles n'a eu la capacité qu'ont les humains d'être guidés vers un objet ou un son particulier et de baser leur réponse sur cet objet ou ce son. Il s'agit là d'une véritable limitation. - Josh H. McDermott, auteur correspondant de l'article sur cette étude.

Le modèle a également permis aux chercheurs de tester rapidement l'influence de l'emplacement spatial sur l'écoute. Le système a prédit qu'il était nettement plus facile de distinguer les voix lorsque les haut-parleurs étaient séparés horizontalement plutôt que verticalement - un phénomène que l'équipe a ensuite confirmé lors d'essais sur l'homme. Les chercheurs espèrent que ce modèle ouvrira la voie à des implants cochléaires avancés, capables d'aider les individus à concentrer leur attention plus efficacement dans des environnements chaotiques.