Các nhà khoa học tái tạo bài hát từ tín hiệu não của người nghe nhạc
Các nhà khoa học đã đào tạo một máy tính để phân tích hoạt động não bộ khi một người đang nghe nhạc và dựa trên các mô hình neuron đó để tạo lại bài hát.
Nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả vào ngày 15/8, kèm với một phiên bản âm thanh bị nghẹt của bài hát được phát hành vào năm 1979 của Pink Floyd, “Another Brick in the Wall (Part 1)”.
Trước đó, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách sử dụng hoạt động của não để tái tạo lại âm nhạc với các đặc điểm tương tự như bài hát mà người đó đang nghe. Giờ đây, “bạn thực sự có thể lắng nghe bộ não và khôi phục bản nhạc gốc,” nhà thần kinh học Gerwin Schalk, người đứng đầu một phòng thí nghiệm nghiên cứu ở Thượng Hải, và là người phụ trách thu thập dữ liệu cho nghiên cứu này, cho biết.
Các nhà khoa học cũng tìm thấy một điểm trong thùy thái dương của não phản ứng khi các tình nguyện viên nghe nốt thứ 16 trong phần đệm guitar của bài hát. Họ đề xuất rằng khu vực đặc biệt này có thể liên quan đến nhận thức của chúng ta về nhịp điệu.
Những phát hiện này là cơ sở để tạo ra nhiều thiết bị diễn đạt hơn để hỗ trợ những người gặp vấn đề trong việc nói. Suốt vài năm qua, các nhà khoa học đã có những bước đột phá lớn trong việc trích xuất từ ngữ trong các tín hiệu điện do não của những người bị liệt cơ tạo ra khi họ cố gắng nói.
Bằng cách hiểu rõ hơn não bộ phản ứng với âm nhạc như thế nào, các nhà khoa học hy vọng sẽ chế tạo được “bộ phận giả giọng nói” mới cho những người mắc bệnh thần kinh ảnh hưởng đến việc phát âm của họ. Các thiết bị này không chỉ chuyển tiếp từ ngữ mà còn giữ lại tính nhạc, ngữ điệu và cảm xúc của câu nói.
Để thu thập dữ liệu cho nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã ghi lại não của 29 bệnh nhân động kinh tại Trung tâm Y tế Albany ở bang New York từ năm 2009 đến 2015.
Trong quá trình điều trị bệnh động kinh, các bệnh nhân được cấy một mạng lưới các điện cực vào não của họ. Đây là cơ hội hiếm có cho các nhà thần kinh học ghi lại hoạt động não bộ của họ khi họ nghe nhạc.
Nhóm chọn bài hát của Pink Floyd một phần vì bệnh nhân lớn tuổi thích bài này. “Nếu họ chê bai, ‘Tôi không thể nghe thứ âm nhạc hổ lốn này’, thì dữ liệu sẽ rất tệ”, TS. Schalk giải thích. Thêm vào đó, bài hát có 41 giây có lời và hai phút rưỡi phần nhạc cụ đầy xúc cảm, một sự kết hợp hữu ích để khám phá cách bộ não xử lý từ ngữ và giai điệu khác nhau như thế nào.
Bằng cách phân tích dữ liệu từ mọi bệnh nhân, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Ludovic Bellier (Đại học California, Berkeley) đã xác định được phần nào của não phản ứng khi nghe bài hát và tần số mà các vùng này phản ứng.
Giống như độ phân giải của hình ảnh phụ thuộc vào số pixel của nó, chất lượng của bản ghi âm thanh phụ thuộc vào số lượng tần số mà nó có thể hiển thị. Để tái tạo lại một cách rõ ràng “Another Brick in the Wall”, các nhà nghiên cứu đã sử dụng 128 dải tần số. Điều đó có nghĩa là họ đào tạo 128 mô hình máy tính chỉ tập trung vào bài hát.
Sau đó, thông qua mô hình, các nhà nghiên cứu chạy kết quả từ bốn bộ não riêng lẻ. Lắng nghe các bản nhạc này, chúng ta có thể nhận ra chúng đều là bài hát của Pink Floyd, nhưng có một điểm đáng chú ý. Các nhà nghiên cứu cho biết, các đặc điểm cá nhân, chẳng hạn như liệu một người có phải là nhạc sĩ hay không, là một yếu tố tác động đến kết quả nghiên cứu.
Nghiên cứu mới cũng nhấn mạnh một điểm khiến âm nhạc khác với lời nói. Khi những tình nguyện viên nghe một bài hát, bán cầu não phải của họ có xu hướng hoạt động nhiều hơn bán cầu não trái, trong khi điều ngược lại xảy ra khi mọi người nghe những lời nói đơn giản. Phát hiện này, tương ứng với những nghiên cứu trước đó, giúp giải thích tại sao một số bệnh nhân đột quỵ không thể nói một câu hoàn chỉnh lại có thể hát rõ ràng lời của các ca khúc.□
Anh Lưu lược dịch
