Ученые открыли новый уровень человеческого восприятия: человек способен чувствовать температуру через звук

Исследователи из Института мозга, познания и технологий Ивчера (Институт BCT) при Университете Райхмана (МЦД Герцлия) продемонстрировали, что люди могут воспринимать температуру воды через звук, и эта способность, вероятно, развилась в результате жизненного опыта, что говорит о потенциале новых сенсорных карт мозга и развитых перцептивных навыков.

Исследователи раскрыли до сих пор не изученную способность к восприятию, используя машинное обучение, чтобы пролить свет на динамику кросс-модального восприятия — взаимодействия между различными сенсорными модальностями. В недавнем исследовании команда изучала, могут ли люди определять тепловые свойства воды, например ее температуру, по звуку, и происходит ли это восприятие осознанно.

Используя принципы мультисенсорной интеграции (способ, которым мозг объединяет информацию от различных сенсорных модальностей, чтобы сформировать единое восприятие окружающей среды), команда исследовала потенциал мультисенсорного теплового восприятия.

Они также использовали предварительно обученную глубокую нейронную сеть (DNN) и алгоритм классификации (машину опорных векторов), чтобы проверить, может ли машинное обучение успешно и последовательно классифицировать аудиозаписи льющейся воды разной температуры и создать отображение этих тепловых свойств, физически закодированных в звуке.

Анкета проверяла убеждения людей о кросс-модальном восприятии, способности участников к восприятию проверялись в онлайн-задаче 2AFC с использованием записей, сделанных в специальной установке. Записи также использовались, чтобы обучить модель машинного обучения  выполнять ту же классификацию.

«Восприятие температуры довольно уникально по сравнению с другими сенсорными ощущениями органов, таких как глаза и уши, — говорит доктор Ади Снир, постдокторский научный сотрудник Института. — Для восприятия температуры мы полагаемся на специализированные рецепторы в коже, реагирующие на различные температурные диапазоны, которые мы воспринимаем как тепло и прохладу. А в животном мире, как мы знаем, например, змеи могут видеть тепло тела, что позволяет им идентифицировать добычу».

Вопрос о том, распространяется ли мультисенсорное восприятие температуры на человека, поднимался и раньше. По словам профессора Амира Амеди, директора-основателя Института BCTП, предыдущие исследования изучали этот вопрос на поведенческом уровне и показали, что люди могут слышать разницу между наливаемой горячей и холодной жидкостью, но не объяснили, как и почему это возможно.

Исследователи поставили перед собой задачу повторить предыдущие результаты и подтвердить эту способность к восприятию, а также выяснить, является ли эта способность врожденной или приобретенной — вопрос, который уже давно является предметом многочисленных споров.

«Мы также хотели выяснить, осознанно ли люди воспринимают эти различия в звуковых свойствах тепловых различий, — говорит Снир. — А также изучить, какие характеристики самих звуков позволяют дифференцировать их восприятие».

Для этого команда использовала предварительно обученную глубокую нейронную сеть (DNN) для определения характеристик записей различных температур наливаемой воды, алгоритм машинного обучения для классификации тепловых свойств воды и вычислительный анализ слуховых особенностей каждой записи.

«Мы увидели, что участники постоянно могли определять температуру воды по звуку, даже когда не верили в это. Это, скорее всего, говорит о неявном навыке, приобретенном в результате воздействия слуховых сигналов на протяжении всей жизни, — объясняет Амеди. — Одновременно модель машинного обучения, обученная на записях горячей и холодной воды, показала высокую точность в классификации звуков».

Результаты исследования свидетельствуют, что люди способны обучаться сложным сенсорным связям на основе повседневного опыта и что машинное обучение может помочь прояснить тонкие перцептивные явления.

«Следующий шаг — изучить, будут ли люди создавать новые сенсорные карты в мозге для этого опыта, как они делают это для зрения, осязания и слуха, — утверждает Амеди. — Недавние заявления Илона Маска о том, что Neuralink создает сверхчеловеческие способности, теоретически могут стать реальностью, если использовать этот же метод со стимуляцией мозга».

Ранее исследователи обнаружили, что различная температура лица коррелирует с хроническими заболеваниями, такими как диабет и высокое кровяное давление, и их можно обнаружить с помощью ИИ с тепловизорами. Эта технология может помочь в раннем выявлении заболеваний, а также показывает, что физические упражнения могут уменьшить тепловое старение, предлагая новые идеи в мониторинге здоровья.