Decodificando ondas cerebrais para identificar a música que estamos ouvindo

Uma nova técnica para monitorar as ondas cerebrais pode identificar a música que alguém está ouvindo.

Pesquisadores da Universidade de Essex esperam que o projeto possa ajudar pessoas com graves deficiências de comunicação, como síndrome de encarceramento ou derrame, decodificando sinais de linguagem em seus cérebros por meio de técnicas não invasivas.

O Dr. Ian Daly, da Escola de Ciência da Computação e Engenharia Eletrônica de Essex, que liderou a pesquisa, disse: “Este método tem muitas aplicações potenciais. Mostramos que podemos decodificar música, o que sugere que um dia poderemos decodificar a linguagem de a cérebro.”

Os cientistas de Essex queriam encontrar uma maneira menos invasiva de decodificar informações acústicas de sinais no cérebro para identificar e reconstruir uma peça musical que alguém estava ouvindo.

Embora tenha havido estudos anteriores bem-sucedidos monitorando e reconstruindo informações acústicas de ondas cerebraismuitos usaram métodos mais invasivos, como a eletrocortiografia (ECoG), que envolve a colocação de eletrodos dentro do crânio para monitorar a superfície real do cérebro.

A pesquisa, publicada na revista Relatórios Científicosusou uma combinação de dois métodos não invasivos – fMRI, que mede fluxo sanguíneo através de todo o cérebro, e eletroencefalograma (EEG), que mede o que está acontecendo no cérebro em tempo real – para monitorar a atividade cerebral de uma pessoa enquanto ela ouve uma música. Usando um modelo de rede neural de aprendizado profundo, os dados foram traduzidos para reconstruir e identificar a peça musical.

A música é um sinal acústico complexo, compartilhando muitas semelhanças com linguagem natural, então o modelo poderia ser potencialmente adaptado para traduzir a fala. O objetivo final dessa linha de pesquisa seria traduzir o pensamento, o que poderia oferecer uma ajuda importante no futuro para pessoas que lutam para se comunicar, como aquelas com síndrome de encarceramento.

O Dr. Daly acrescentou: “Uma aplicação é a interface cérebro-computador (BCI), que fornece uma canal de comunicação diretamente entre o cérebro e um computador. Obviamente, isso está muito longe, mas eventualmente esperamos que, se conseguirmos decodificar a linguagem com sucesso, possamos usá-la para construir auxiliares de comunicação, o que é outro passo importante em direção ao objetivo final da pesquisa BCI e pode um dia fornecer uma tábua de salvação para as pessoas. com graves deficiências de comunicação.”

A pesquisa envolveu a reutilização de dados de fMRI e EEG coletados originalmente como parte de um projeto da Universidade de Reading. Esse projeto envolveu os participantes ouvindo uma série de 40 segundos de música simples para piano de um conjunto de 36 peças que diferem em tempo, tom, harmonia e ritmo. Usando esses conjuntos de dados combinados, o modelo foi capaz de identificar com precisão o pedaço de música com uma taxa de sucesso de 71,8%.