Temperatur „hören“ – Wissenschaftler entdecken eine neue Ebene der menschlichen Wahrnehmung

Forscher haben gezeigt, dass Menschen in der Lage sind, die Wassertemperatur durch Geräusche wahrzunehmen, eine Fähigkeit, die sich wahrscheinlich durch Exposition entwickelt hat, was auf das Potenzial für neue sensorische Gehirnkarten und fortgeschrittene kognitive Fähigkeiten hindeutet.

Forscher des Ivscher-Instituts für Gehirn, Kognition und Technologie (BCT-Institut) an der Reichmann-Universität (IDC Herzliya) haben eine weitgehend übersehene kognitive Fähigkeit entdeckt, indem sie… Maschinelles Lernen Die Dynamik der modalübergreifenden Wahrnehmung – die Interaktion zwischen verschiedenen Sinnesmedien – beleuchten. In einer aktuellen Studie untersuchte das Team, ob Menschen die thermischen Eigenschaften von Wasser, etwa seine Temperatur, über seinen Klang wahrnehmen können und ob diese Wahrnehmung bewusst erfolgt.

Durch die Nutzung der Prinzipien der multisensorischen Integration (die Art und Weise, wie das Gehirn Informationen aus verschiedenen Sinnesmodalitäten kombiniert, um eine einheitliche Wahrnehmung der Umgebung zu schaffen) erforschte das Team das Potenzial der multisensorischen Integration. Thermal- Sie verwendeten außerdem ein vorab trainiertes tiefes neuronales Netzwerk (DNN) und einen Klassifizierungsalgorithmus (Support Vector Machine), um zu untersuchen, ob maschinelles Lernen in der Lage war, Audioaufzeichnungen von Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen beim Ausgießen erfolgreich und konsistent zu klassifizieren und so eine Kartierung zu erstellen Diese thermischen Eigenschaften sind tatsächlich im Audio kodiert.

Der Fragebogen untersuchte die Überzeugungen der Menschen zur medienübergreifenden Wahrnehmung, und die Wahrnehmungsfähigkeit der Teilnehmer bei einer Online-2AFC-Aufgabe wurde anhand von Aufzeichnungen getestet, die in einer peripheren Einrichtung aufgenommen wurden. Die Aufzeichnungen wurden auch verwendet, um ein maschinelles Lernmodell zu trainieren, um dieselbe Klassifizierung durchzuführen. Urheberrecht: Ivscher Institute for Brain Cognition and Technology, Reichmann-Universität

„Die Temperaturwahrnehmung ist im Vergleich zu anderen Sinneserfahrungen einzigartig“, sagt Dr. Adi Sener, Postdoktorand am BCT-Institut und Mitautor der Studie. „Für das Sehen und Hören verfügen wir über spezielle Sinnesorgane wie Augen und Ohren.“ Und bei der Temperatur sind wir auf spezielle Rezeptoren angewiesen.“ „In der Haut reagieren sie auf unterschiedliche Temperaturbereiche, die wir als heiß und kalt empfinden, aber im Tierreich wissen wir zum Beispiel, dass Schlangen tatsächlich Körperwärme „sehen“ können, was ihnen ermöglicht um Beute zu identifizieren.“

Die Frage, ob sich die multisensorische Temperaturwahrnehmung auf den Menschen erstreckt, wurde bereits früher aufgeworfen. „Frühere Studien haben dies auf Verhaltensebene untersucht“, sagt Professor Amir Amidi, Gründungsdirektor des BCT-Instituts. „Diese Studien haben gezeigt, dass Menschen beim Eingießen den Unterschied zwischen heißen und kalten Flüssigkeiten hören können, aber nicht, wie oder warum dies geschieht“, erklärt er.

Untersuchung der multisensorischen Wahrnehmung

Die Forscher wollten zunächst frühere Erkenntnisse reproduzieren und diese erstaunliche kognitive Fähigkeit bestätigen sowie klären, ob diese Fähigkeit angeboren oder erlernt ist – eine Frage, die seit langem Gegenstand vieler Debatten ist. „Wir wollten auch untersuchen, ob sich Menschen dieser Unterschiede in den Klangeigenschaften und thermischen Unterschieden bewusst sind, und die Eigenschaften der Geräusche selbst erforschen, die die Unterscheidung in der Wahrnehmung ermöglichen“, sagt Snir.

Zu diesem Zweck nutzte das Team ein vorab trainiertes tiefes neuronales Netzwerk (DNN), um Aufzeichnungen verschiedener Temperaturen von gegossenem Wasser zu charakterisieren, einen maschinellen Lernalgorithmus zur Klassifizierung der thermischen Eigenschaften des Wassers und eine rechnerische Analyse der Hörattribute jeder Aufzeichnung . „Wir haben gesehen, dass die Teilnehmer durchweg in der Lage waren, die Temperatur des Wassers anhand seines Geräusches zu unterscheiden, selbst wenn sie es nicht glaubten. Das zeigt uns, dass es sich hierbei wahrscheinlich um eine implizite Fähigkeit handelt, die sie durch den Kontakt mit akustischen Hinweisen im Laufe ihres Lebens erworben haben“, sagt Amedee erklärt ein maschinelles Lernmodell, das auf Aufzeichnungen von heißem und kaltem Wasser trainiert wird, ein hohes Maß an auditiver Wahrnehmung.“ Genauigkeit „Zur Klassifizierung von Stimmen.“

Die Studienergebnisse zeigen, dass Menschen in der Lage sind, komplexe sensorische Karten aus Alltagserfahrungen zu erlernen, und dass maschinelles Lernen dabei helfen kann, subtile kognitive Phänomene aufzuklären. „Der nächste Schritt besteht darin, zu prüfen, ob Menschen für diese Erfahrung neue sensorische Karten im Gehirn entwickeln, so wie sie es für das Sehen, Berühren und Hören tun“, sagt Amidi. Er fügt hinzu: „Theoretisch könnten Elon Musks jüngste Behauptungen über die Fähigkeit von Neuralink, übermenschliche Fähigkeiten zu entwickeln, Wirklichkeit werden, wenn dieselbe Methode mit Hirnstimulation kombiniert wird.“

Referenz: „Hörtemperaturen: Mit maschinellem Lernen die multimodale Wahrnehmung thermischer Eigenschaften durch Zuhören erläutern“ von Moher Wenger, Amber Maimon oder Yizhar, Adi Snir, Yonatan Sasson und Amir Amidi, 28. Juni 2024, Grenzen der Psychologie.
doi: 10.3389/fpsyg.2024.1353490