Como o cérebro transforma o som em significado? Estudo lança luz
Um novo estudo investigou quais neurônios reagem a diferentes tons vocais, discernindo entre diferentes vozes e reagindo à ênfase. As descobertas nos ajudam a entender como o cérebro ganha sentido com o som da fala.
Seja discernindo entre uma pergunta e uma afirmação, detectando o fenômeno do “alto-falante”, ou simplesmente descobrindo quando uma pessoa está com raiva, nosso cérebro está constantemente trabalhando para distinguir inúmeras variações de sons e obter significado delas.
Isso é ainda mais impressionante quando consideramos o fato de que as pessoas têm vozes diferentes, cada uma com seu tom específico, e que, ao discernir essas pequenas diferenças na voz de uma pessoa, o cérebro humano também divide o som da fala em consoantes, vogais, e unidades de palavras. Tudo isso é feito, é claro, a uma velocidade notável.
Novas pesquisas realizadas por cientistas da Universidade da Califórnia, em São Francisco (UCSF), examinam como o cérebro processa as sutis mudanças no tom ou entonação vocal durante a fala. Esses padrões de som – chamados prosódia por cientistas e poetas – são cruciais para nossa capacidade de obter significado com o som.
Os resultados foram publicados na revista Ciência.
Como explicam os autores, pesquisas anteriores em primatas localizaram áreas no cérebro que respondem a afinação e entonação, mas esses estudos não foram aprofundados para identificar como os neurônios nessas áreas captam a prosódia e ajudam o cérebro a processá-la em sentido. .
A nova pesquisa – liderada pela co-autora Claire Tang, aluna do quarto ano do laboratório do autor sênior do estudo, Dr. Edward Chang, professor de cirurgia neurológica no Instituto de Neurociências da UCSF Weill – pretendia fazer exatamente isso.
Tang e colegas recrutaram 10 participantes e pediram que ouvissem quatro frases. Essas frases foram gravadas por três vozes sintetizadas diferentes.
Cada uma das frases foi falada sob quatro condições diferentes de entonação: neutro, ênfase 1 (enfatizando a primeira palavra na frase), ênfase 3 (enfatizando a terceira palavra) e pergunta.
Por exemplo, uma frase era “Filmes exigem energia mínima”. Foi dito primeiro como uma declaração neutra, depois como “Filmes demandam energia mínima ”, terceiro como“ Filmes exigem mínimo energia “e, finalmente, como” Os filmes exigem energia mínima? “
Usando eletrocorticografia de alta densidade – na qual os participantes tiveram pequenos eletrodos colocados em alta densidade sobre a superfície de seus cérebros – Tang e sua equipe monitoraram a atividade neuronal de uma área do cérebro chamada giro temporal superior (STG).
Sabe-se que o STG desempenha um papel fundamental no reconhecimento da prosódia e das palavras faladas, pois forma o córtex auditivo primário do cérebro humano.
Para avaliar como os neurônios nessa área reagem a diferentes variáveis, a equipe projetou um conjunto de condições em que essas sentenças eram ditas variando o contorno da entonação, o conteúdo fonético – ou seja, uma frase que começa com a palavra “Filmes” é diferente no som de um que começa com a palavra “Rena” – ou a identidade do falante.
Os pesquisadores identificaram não apenas os neurônios no STG que “sabiam” a diferença entre as três vozes sintetizadas, mas também os neurônios que podiam discernir entre as quatro frases, independentemente da voz que as pronunciava.
Mais especificamente, os cientistas viram atividade aumentada em certos neurônios quando expostos a diferentes conjuntos de sons que compunham as frases. Esses neurônios estavam trabalhando para reconhecer as frases com base nos sons – ou fonemas – e independentemente da voz.
Um último grupo de neurônios poderia “dizer” a diferença entre os quatro contornos da entonação. Essas células cerebrais tinham atividade mais alta ou mais baixa, dependendo da ênfase em uma frase, independentemente de qual frase fosse ou da voz que a pronunciava.
Para verificar suas descobertas, Tang e sua equipe projetaram um algoritmo com o objetivo de prever quais e como os neurônios reagiriam a várias sentenças proferidas por diferentes falantes.
Eles descobriram que a classe de neurônios responsáveis por distinguir diferentes vozes “focava” no chamado tom absoluto, enquanto as células cerebrais que reagiam à entonação se concentravam no chamado tom relativo.
O tom absoluto diz respeito aos diferentes tons dos alto-falantes individuais, enquanto o tom relativo se preocupa com a forma como a mesma voz muda de tom.
“Um de [our] missões é entender como o cérebro converte sons em significado ”, diz Tang. “O que estamos vendo aqui é que existem neurônios no neocórtex do cérebro que estão processando não apenas o que as palavras estão sendo ditas, mas como essas são ditas”.
“Pudemos mostrar não apenas onde a prosódia é codificada no cérebro, mas também como, explicando a atividade em termos de mudanças específicas no tom vocal. ”
Claire Tang
“Agora, uma grande questão não respondida é como o cérebro controla nosso trato vocal para emitir esses sons de fala entonacional”, acrescenta o Dr. Chang. “Esperamos poder resolver esse mistério em breve.”
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