Cosa aiuta a distinguere i suoni negli ambienti rumorosi?

Rompere le onde: effetti dell’attenzione e dell’apprendimento sulla percezione di suoni concomitanti.

E’ capitato a tutti di trovarsi in un ambiente rumoroso, come un bar o un ristorante, dove il vocio di sottofondo rende difficoltosa o a volte impossibile la comprensione di quello che il nostro interlocutore sta dicendo. Alfred Tomatis attribuiva questa difficoltà alla incapacità di mettersi “in ascolto”, ossia di porre attenzione e di aver la libertà di utilizzare la muscolatura dell’orecchio medio per “tendere” l’orecchio.

Claude Alain ha pubblicato nel 2007 una review sullo stato dell’arte della ricerca relativamente ai meccanismi che consentono la distinzione di più suoni e la loro identificazione quando ci si trova di fronte a più fonti sonore.

Leggendo l’articolo …

L’abilità di focalizzare la nostra attenzione su un particolare soggetto sonoro nell’ambito di una scena uditiva presume che l’onda acustica complessa in entrata venga “rotta” nei suoi vari componenti, attività che recupera vecchie rappresentazioni o porta alla formazione di nuovi oggetti uditivi (p.e. rappresentazioni mentali) nella memoria. Pare essere  un problema complicato da risolvere per il cervello perchè ogni orecchio ha accesso soltanto ad un’unica onda di pressione che comprende la somma dell’energia acustica proveniente da ciascuna fonte sonora. Ma il sistema uditivo umano sembra essersi evoluto in modo da poter compiere un’efficace partizione di questo miscuglio di informazioni acustiche così che noi possiamo costruirci una rappresentazione delle varie fonti sonore presenti nell’ambiente.

Gli ascoltatori isolano più facilmente le armoniche gravi rispetto a quelle acute (Moore et al. 1986) e questo effetto potrebbe essere parzialmente dovuto all’ampiezza dei filtri uditivi periferici che aumentano all’amentare della frequenza. Come conseguenza, le armoniche più alte rimangono irrisolte e l’immagine percettiva che proviene dalle armoniche più gravi dis-cordanti (non in accordo) viene sostituita da una sensazione di rozzezza per le componenti ad alta frequenza anch’esse dis-cordanti. E’ stato riscontrato che anche una minore durata del segnale riduce la probabilità di recepire l’ascolto delle armoniche gravi discordanti come oggetti separati.

L’apprendimento è risultato vantaggioso nella risoluzione dei compiti di distinzione sonora. In particolare si fa riferimento all’apprendimento percettivo che avviene quando due stimoli che inizialmente appaiono identici vengono man mano differenziati grazie all’esercizio. Spesso si riscontrano rapidi miglioramenti delle performance nella prima ora di allenamento (apprendimento percettivo rapido) seguito da un miglioramento più graduale che avviene in seguito ad alcuni giorni di sessioni di esercizio (apprendimento percettivo lento).

Cambiamenti indotti dall’apprendimento sono identificabili a livello delle cortecce sensoriali mature in relazione all’esecuzione di esercizi, e sono stati riscontrati cambiamenti rapidi ed altamente specifici nelle proprietà di risposta delle cellule (Bakin et al. 1996; Edeline et al. 1993; Fritz et al. 2003). Inoltre, se il programma di riabilitazione continua, possono avvenire cambiamenti significativi nell’organizzazione topografica che rappresenta gli attributi sensoriali dell’allenamento effettuato. Questi cambiamenti nelle rappresentazioni sensoriali e/o motorie conseguenti ad allenamenti estesi possono coinvolgere la formazione di nuove sinapsi, comportando così un allargamento della rappresentazione corticale di uno stimolo specifico dopo l’allenamento, ma anche cambiamenti nelle proprietà di sintonizzazione dei neuroni sensoriali (Recanzone et al. 1993; Rutkowski e Weinberger 2005). …
Cambiamenti nelle risposte uditive evocate in seguito ad allenamento, sono stati dimostrati per un’ampia gamma di compiti. …
E’ dimostrato che l’attenzione allo stimolo faciliti l’apprendimento, ma c’è anche evidenza che la sola esposizione ai suoni migliori la performance nei successivi compiti di riconoscimento e identificazione. Le misurazioni eseguite (ampiezza ERP) sul lobo temporale destro non differiscono significativamente all’aumentare dell’esposizione, suggerendo che sia richiesto l’ascolto attivo per generare cambiamenti neuroplastici rapidi ed affidabili. Questi dati sottolineano il ruolo dei processi alto-basso nella plasticità neuronale e nell’apprendimento.

I cambiamenti avvengono velocemente nell’arco della prima ora di allenamento, dimostrando che l’organizzazione funzionale del sistema sensoriale dell’adulto è dinamica e modificabile dall’esercizio. Ciò potrebbe avere un ruolo fondamentale nell’applicazione alla riabilitazione, soprattutto in individui che hanno difficoltà nell’identificare fonti sonore concomitanti.

L’audiopsicofonologia di Alfred Tomatis stimola l’ascolto, lo allena, aprendo la porta ai cambiamenti neuroplastici che migliorano la performance uditiva nell’identificazione dei suoni negli ambienti rumorosi.

Riassunto. L’ambiente acustico che ci circonda è spesso complesso, intriso di numerose fonti sonore contemporaneamente attive. Eppure chi ascolta è abile nello scandagliare le complesse onde acustiche che raggiungono le orecchie. Questa conquista sembra essere il risultato sia di processi bottom-up (verso l’alto) sia top-down (dall’alto verso il basso) che riflettono l’esperienza di chi ascolta e la sua conoscenza dell’ambiente acustico.
In questo articolo sono passate in rassegna le scoperte che riguardano il ruolo dei processi bottom-up e top-down sulla percezione sonora contemporanea, … i risultati di alcuni studi indicano che la periodicità frequenziale, da cui dipende parzialmente la percezione dei suoni concomitanti, sia registrata velocemente e automaticamente nella corteccia uditiva primaria. Inoltre, è emerso come il successo nell’identificazione di vocali concomitanti sia accompagnato da un aumento dell’attività neurale … nel talamo, nella corteccia uditiva primaria e nel planum temporale. Infine, si è visto che l’abilità degli ascoltatori di isolare vocali concomitanti aumenta con l’allenamento e che questi cambiamenti neuroplastici avvengono rapidamente, dimostrando la flessibilità dei meccanismi umani di segregazione del linguaggio.
Questi studi suggeriscono che la corteccia uditiva primaria e il planum temporale giochino un ruolo nella percezione dei suoni concomitanti e rivelano un legame fra l’attivazione talamo-corticale e la riuscita della separazione e identificazione di suoni verbali presentati simultaneamente.

Breaking the wave: effects of attention and learning on concurrent sound perception.
Alain C. Hear Res. 2007 Jul;229(1-2):225-36. Epub 2007 Jan 16.

Abstract. The auditory surrounding is often complex with many sound sources active simultaneously. Yet listeners are proficient in breaking apart the composite acoustic wave reaching the ears. This achievement is thought to be the result of bottom-up as well as top-down processes that reflect listeners’ experience and knowledge of the auditory environment. Here, specific findings concerning the
role of bottom-up and top-down (schema-driven) processes on concurrent sound perception are reviewed, with particular emphasis on studies that have used scalp recording of event-related brain potentials. Findings from several studies indicate that frequency periodicity, upon which concurrent sound perception partly depends, is quickly and automatically registered in primary auditory cortex. Moreover, success in identifying concurrent vowels is accompanied by enhanced neural activity, as revealed by functional magnetic resonance imaging, in thalamus, primary auditory cortex and planum temporale. Lastly, listeners’ability to segregate concurrent vowels improves with training and these neuroplastic changes occur rapidly, demonstrating the flexibility of human speech segregation mechanisms. Together, these studies suggest that the primary auditory cortex and the planum temporale play an important role in concurrent sound perception, and reveal a link between thalamo-cortical activation and the successful separation and identification of speech sounds presented simultaneously.