Влияние музыкальной тренировки на интеграцию аудиовизуальных сигналов и временную перекалибровку

Музыкальная тренировка улучшает аудиовизуальную интеграцию, но не влияет на временную перекалибровку

Когда мозг сталкивается с временной асинхронией между чувствами, он смещает свое восприятие одновременности в сторону ранее испытанной асинхронии. Этот процесс называется временной перекалибровкой. Однако до сих пор не было ясно, зависит ли перекалибровка от того, насколько точно человек интегрирует мультисенсорные сигналы, или от жизненного опыта. В связи с этим было проведено исследование, призванное выяснить, влияет ли музыкальная тренировка на аудиовизуальную временную перекалибровку.

Методология исследования

В эксперименте приняли участие две группы: 20 музыкантов и 18 не-музыкантов. Участники выполняли задания на оценку одновременности аудиовизуальных стимулов (вспышка и тон) до и после адаптации к асинхронным (с разницей в 200 миллисекунд) стимулам. Для анализа данных использовалась модель наблюдателя, которая описывала границы временного окна интеграции (критерии принятия решений) и степень влияния сенсорного шума на эти суждения.

Ключевые результаты

Улучшенная интеграция у музыкантов

Результаты показали, что у музыкантов границы временной интеграции были более узкими, то есть ближе к истинной одновременности. Это свидетельствует о более строгих критериях для временной интеграции. Кроме того, музыканты продемонстрировали повышенную сенсорную точность. Другими словами, их мозг более точно обрабатывал сенсорную информацию.

Отсутствие влияния на перекалибровку

Несмотря на различия в интеграции, эффекты временной перекалибровки были схожими как у музыкантов, так и у не-музыкантов. Обе группы продемонстрировали кумулятивную (накопительную) и быструю (межстимульную) перекалибровку. Однако эти эффекты не различались между группами, что указывает на то, что музыкальная тренировка не влияет на восприимчивость к временной перекалибровке.

Неожиданный аспект перекалибровки

Интересным наблюдением стало то, что кумулятивная перекалибровка происходила только при адаптации к стимулам, где звук опережал изображение (auditory-leading), но не наоборот, когда изображение опережало звук (visual-leading). Это стало неожиданностью, поскольку обычно ожидалось, что перекалибровка будет происходить в обоих направлениях.

Интерпретация результатов

Полученные данные свидетельствуют о том, что точность, с которой наблюдатель воспринимает и интегрирует аудиовизуальные временные сигналы, не предсказывает его восприимчивость к временной перекалибровке. Это означает, что улучшенная способность музыкантов к интеграции сенсорных данных не делает их более или менее склонными к изменению своего восприятия времени под воздействием асинхронных стимулов.

Различия в сенсорном шуме и критериях принятия решений

Модель наблюдателя позволила выявить, что музыканты имеют более узкое временное окно интеграции (Temporal Integration Window, TIW). Это достигается за счет двух факторов: более консервативных критериев принятия решений (более узкие границы) и сниженного сенсорного шума. Снижение сенсорного шума означает, что мозг музыкантов менее подвержен случайным флуктуациям в обработке сенсорной информации. Более консервативные критерии указывают на то, что они требуют более четких доказательств одновременности, прежде чем принять решение.

Независимость перекалибровки от интеграции

Выводы исследования подкрепляют растущее количество данных, указывающих на то, что временная перекалибровка является независимым процессом от точности, с которой человек интегрирует аудиовизуальные сигналы. Ранее существовало предположение, что более узкое TIW может быть связано с уменьшением быстрой перекалибровки. Однако более поздние исследования показали, что эти корреляции, вероятно, были обусловлены возрастом. В данном исследовании не было выявлено значимых связей между сенсорным шумом и перекалибровкой, что также поддерживает идею о диссоциации между этими процессами.

Асимметрия эффектов перекалибровки

Неожиданным результатом стало то, что только адаптация, где звук опережал изображение (auditory-leading), вызывала кумулятивную перекалибровку. Адаптация, где изображение опережало звук (visual-leading), не оказывала значимого влияния на границы TIW. Это может быть связано с фундаментальными различиями в скорости обработки звука и света, а также с нейронными механизмами. Звук, как правило, обрабатывается быстрее на нейронном уровне, что может делать адаптацию к опережению звука более эффективной для перекалибровки.

Возможные механизмы различий между музыкантами и не-музыкантами

Хотя музыкальная тренировка улучшает интеграцию, точные нейронные механизмы этого явления требуют дальнейшего изучения. Возможно, улучшения связаны с развитием как унимодальных (например, слуховой коры), так и мультимодальных областей мозга, а также с укреплением связей между ними. Теории включают в себя улучшение прогностического кодирования и роль моторной системы в калибровке мультисенсорного времени.

Заключение

Данное исследование демонстрирует, что музыкальная тренировка усовершенствует процесс интеграции аудиовизуальных сигналов во временной области, делая его более точным. Однако, она не влияет на способность мозга корректировать свое восприятие времени в ответ на временные несоответствия между зрительными и слуховыми стимулами. Это подчеркивает диссоциацию между механизмами интеграции мультисенсорной информации и механизмами временной перекалибровки.

“Музыкальная тренировка улучшает аудиовизуальную интеграцию в темпоральной области, но не влияет на то, как мозг смещает свое восприятие аудиовизуального времени после воздействия асинхронных аудиовизуальных стимулов (временная перекалибровка).”

Дальнейшие исследования

Будущие исследования должны продолжать изучать, как индивидуальные различия и предыдущий опыт влияют на мультисенсорную интеграцию и перекалибровку, а также степень их взаимозависимости. Важно также исследовать причины асимметрии в эффектах перекалибровки и возможные нейронные основы этих различий.

Отличия от предыдущих исследований

В отличие от некоторых предыдущих работ, которые предполагали связь между точностью интеграции и перекалибровкой, данное исследование, используя продвинутую модель наблюдателя, показывает их независимость. Различия в результатах с исследованием Jicol et al. (2022) могут быть связаны с методологией, анализом данных или характеристиками выборки музыкантов.

Ссылки

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60.

Примечание: Номера ссылок являются примерными и должны быть сопоставлены с полным списком литературы в исходной статье.

Данные и код для воспроизведения результатов доступны на Open Science Framework: https://osf.io/4hyt2/

Благодарности

Работа поддержана стипендией Австралийского правительства по программе исследований. Авторы выражают благодарность Килану Ярроу за ценные консультации по применению его модели наблюдателя, Университету Квинслендского технологического университета (QUT) за финансирование публикации в рамках политики открытого доступа, а также всем участникам исследования.