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How the human brain combines the certainty of prior expectations and the clarity of sensory input during speech perception

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 703635

  • Data di avvio

    1 Gennaio 2017

  • Data di completamento

    17 Novembre 2019

Finanziato da:

H2020-EU.1.3.2.

  • Bilancio complessivo:

    € 171 460,80

  • Contributo UE

    € 171 460,80

Coordinato da:

UNIVERSITAETSKLINIKUM HAMBURG-EPPENDORF

Italiano IT

Elaborazione cerebrale di aspettative e informazioni sensoriali: percezione o inganno?

La comunicazione umana quotidiana si basa fortemente sulle parole e sul riconoscimento facciale. Comprendere come il cervello umano elabora questi segnali in combinazione con le aspettative è stato l’oggetto dello studio EXPECTBRAIN.

Salute
© brandmix, Shutterstock

Il cervello umano ha la straordinaria capacità di integrare le conoscenze pregresse con input sensoriali per guidare la nostra esperienza soggettiva. Questo ci consente di dare rapidamente un senso alle informazioni in arrivo e di adattarci di conseguenza, mentre in caso contrario può portare a illusioni percettive. Quindi, in che modo il nostro cervello combina aspettative e informazioni sensoriali durante la comunicazione umana? Nel corso degli anni, gli scienziati hanno proposto una serie di meccanismi neurali. Secondo la teoria della codifica predittiva, il cervello elabora l’input sensoriale e lo abbina alle esperienze pregresse per guidare i calcoli neuronali. Tuttavia, ci sfuggono ancora i meccanismi precisi con cui i circuiti neurali sfruttano le esperienze pregresse.

Decodifica delle risposte cerebrali nel riconoscimento vocale/facciale

Intrapreso con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto EXPECTBRAIN ha combinato diverse metodologie all’avanguardia per analizzare modelli di attività cerebrale e decodificare le risposte del cervello al riconoscimento vocale e facciale. «L’obiettivo era quello di specificare i meccanismi neurali implicati nella percezione corretta e nella percezione errata», afferma Helen Blank, borsista Marie Skłodowska-Curie. Il lavoro si è concentrato sul ruolo delle aspettative pregresse nel riconoscimento vocale e facciale. In uno studio, alcuni partecipanti umani sono stati preparati ad associare immagini di scene e volti. Utilizzando la risonanza magnetica funzionale (fMRI), i ricercatori hanno misurato le risposte cerebrali dopo la fase di apprendimento durante i test, quando ai soggetti sono state presentate particolari scene o volti. I risultati hanno dimostrato che il cervello umano rappresenta le aspettative pregresse del volto in regioni del cervello sensibili ai volti in un modo direttamente proporzionale alla certezza di questa aspettativa. In un altro studio, è stato adottato un approccio simile per manipolare le aspettative pregresse presentando parole scritte prima di parole pronunciate degradate. Leggendo la parola, i partecipanti hanno formulato un’esperienza con cui potevano confrontare la parola pronunciata in arrivo. La Blank spiega: «Ascoltare la parola corretta ha permesso ai partecipanti di percepire facilmente la parola pronunciata, anche se degradata; le parole scritte possono anche influenzare la percezione di una parola pronunciata degradata, specialmente in caso di parziale sovrapposizione tra parola scritta e parola pronunciata». Poi i dati comportamentali e della fMRI cerebrale sono stati calcolati in modelli per testare ipotesi teoriche alternative. Per quanto riguarda la percezione del parlato, il cervello sembra utilizzare errori di predizione per determinare se l’input sensoriale corrisponde o si discosta dalle aspettative pregresse. Se l’errore è da poco, allora conferma l’aspettativa pregressa; tuttavia se l’errore è grave, la pregressa viene scartata.

Significato del progetto

Il riconoscimento facciale e vocale fornisce il contesto ideale per studiare in che modo le aspettative influenzino la percezione, poiché le rispettive regioni sensibili ai volti e al parlato nel cervello umano sono ben descritte. Inoltre, gli stimoli dei volti e del parlato possono essere facilmente manipolati in modo controllato. Comprendere come il cervello umano combini aspettative e informazioni sensoriali durante la comunicazione umana è fondamentale per determinate patologie. Sebbene possano migliorare la percezione del parlato, le aspettative pregresse possono anche portare a percezioni errate, con esiti diversi tra cui divertimento condiviso e gravi incomprensioni. Negli individui con problemi di udito, la percezione errata è un fenomeno frequente che potrebbe comportare il ritiro e l’isolamento sociale, con gravi conseguenze per il benessere. I risultati di EXPECTBRAIN hanno inoltre implicazioni per le patologie neuropsichiatriche associate a esperienze percettive insolite e per gli sforzi di riconoscimento vocale computerizzato in ingegneria.

Parole chiave

EXPECTBRAIN, cervello, riconoscimento facciale, linguaggio, fMRI, compromissione dell’udito, input sensoriale, percezione del parlato, circuiti neurali

Informazioni relative al progetto

ID dell’accordo di sovvenzione: 703635

  • Data di avvio

    1 Gennaio 2017

  • Data di completamento

    17 Novembre 2019

Finanziato da:

H2020-EU.1.3.2.

  • Bilancio complessivo:

    € 171 460,80

  • Contributo UE

    € 171 460,80

Coordinato da:

UNIVERSITAETSKLINIKUM HAMBURG-EPPENDORF