Μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Science το 2019 είχε αποκαλύψει ότι η μουσική παράγεται σε όλους τους εθνογραφικά διαφορετικούς πολιτισμούς και ότι χρησιμοποιούνται παρόμοιες μορφές beats και μελωδιών. Οι νευροεπιστήμονες έχουν ανακαλύψει επίσης στο παρελθόν ότι ένα συγκεκριμένο μέρος του ανθρώπινου εγκεφάλου, δηλαδή ο ακουστικός φλοιός, είναι υπεύθυνος για την επεξεργασία των μουσικών πληροφοριών.
Η ομάδα του καθηγητή Jung χρησιμοποίησε ένα μοντέλο τεχνητού νευρωνικού δικτύου για να δείξει ότι γνωστικές λειτουργίες της μουσικής σχηματίζονται αυθόρμητα ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας ακουστικών πληροφοριών που λαμβάνονται από τη φύση, χωρίς να έχει διδαχθεί μουσική.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε το AudioSet, μια μεγάλης κλίμακας συλλογή δεδομένων ήχου που παρέχεται από την Google, και δίδαξε στο τεχνητό νευρωνικό δίκτυο να μαθαίνει τους διάφορους ήχους. Είναι ενδιαφέρον ότι η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε ότι ορισμένοι νευρώνες μέσα στο μοντέλο δικτύου θα ανταποκρινόταν επιλεκτικά στη μουσική.
Με άλλα λόγια, παρατήρησαν την αυθόρμητη δημιουργία νευρώνων που αντιδρούσαν ελάχιστα σε διάφορους άλλους ήχους όπως εκείνους των ζώων, της φύσης ή των μηχανών, αλλά έδειχναν υψηλά επίπεδα απόκρισης σε διάφορες μορφές μουσικής, συμπεριλαμβανομένων και των οργανικών και των φωνητικών.
Οι νευρώνες στο μοντέλο του τεχνητού νευρωνικού δικτύου έδειξαν παρόμοιες αντιδραστικές συμπεριφορές με αυτές στον ακουστικό φλοιό ενός πραγματικού εγκεφάλου.
Για παράδειγμα, οι τεχνητοί νευρώνες ανταποκρίθηκαν λιγότερο στον ήχο της μουσικής που κόπηκε σε μικρά διαστήματα και αναδιατάχθηκε.
Αυτό δείχνει ότι οι αυθόρμητα δημιουργημένοι επιλεκτικοί από τη μουσική νευρώνες κωδικοποιούν τη χρονική δομή της μουσικής. Αυτή η ιδιότητα δεν περιοριζόταν σε ένα συγκεκριμένο είδος μουσικής, αλλά εμφανίστηκε σε 25 διαφορετικά είδη, όπως η κλασική, η ποπ, η ροκ, η τζαζ και η ηλεκτρονική.
Επιπλέον, η καταστολή της δραστηριότητας των μουσικοεπιλεκτικών νευρώνων βρέθηκε ότι εμποδίζει σε μεγάλο βαθμό τη γνωστική ακρίβεια για άλλους φυσικούς ήχους. Δηλαδή, η νευρική λειτουργία που επεξεργάζεται τις μουσικές πληροφορίες βοηθά στην επεξεργασία άλλων ήχων, και αυτή η «μουσική ικανότητα» μπορεί να είναι ένα ένστικτο που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα μιας εξελικτικής προσαρμογής που αποκτάται για την καλύτερη επεξεργασία ήχων από τη φύση.
Ο καθηγητής Hawoong Jung, ο οποίος συμβούλεψε την έρευνα, είπε: «Τα αποτελέσματα της μελέτης μας υποδηλώνουν ότι η εξελικτική πίεση έχει συμβάλει στη διαμόρφωση της παγκόσμιας βάσης για την επεξεργασία μουσικών πληροφοριών σε διάφορους πολιτισμούς».
Όσο για τη σημασία της έρευνας, εξήγησε, «Ανυπομονούμε αυτό το τεχνητά κατασκευασμένο μοντέλο με ανθρώπινη μουσικότητα να γίνει ένα πρωτότυπο μοντέλο για διάφορες εφαρμογές, όπως η παραγωγή μουσικής AI, η μουσικοθεραπεία και η έρευνα στη μουσική γνώση».
Σχολίασε επίσης τους περιορισμούς της, προσθέτοντας: «Αυτή η έρευνα ωστόσο δεν λαμβάνει υπόψη την αναπτυξιακή διαδικασία που ακολουθεί την εκμάθηση της μουσικής και πρέπει να σημειωθεί ότι πρόκειται για μια μελέτη για τη βάση της επεξεργασίας της μουσικής πληροφορίας στην πρώιμη ανάπτυξη».
Αυτή η έρευνα, που διεξήχθη από τον πρώτο συγγραφέα Δρ. Gwangsu Kim του KAIST Department of Physics (τρέχουσα σχέση: MIT Department of Brain and Cognitive Sciences) και τον Dr. Dong-Kyum Kim (τρέχουσα σχέση: IBS) δημοσιεύτηκε στο Nature Communications με τον τίτλο , «Αυθόρμητη εμφάνιση στοιχειωδών ανιχνευτών μουσικής σε βαθιά νευρωνικά δίκτυα».
(photo: pixabay)
