Análise e reconhecimento de padrões cognitivos em escutas musicais e sonoros em áudios - Ribeiro, E. (2020)
Estamos envolvidos em um ambiente repleto de sons ao nosso redor. Estudar e analisar os impactos que a prática musical causa e mostrar matematicamente que esta prática pode proporcionar efeitos cognitivos significativos no cérebro humano são as principais motivações desta tese. Em mais detalhes, o objetivo desta tese foi desenvolver uma metodologia capaz de caracterizar os padrões de ativações corticais gerados durante o registro de sinais de Eletroencefalograma (EEG) por meio de técnicas de reconhecimento de padrões em estatística, além de analisar as características acústicas comumente empregadas neste contexto, a fim de revelar se as mesmas são estatisticamente relevantes. Foi desenvolvido inicialmente um arcabouço computacional para abordar o problema de classificação de 2 grupos de amostras baseado em dados de sinais de EEG extraídos de voluntários músicos e não-músicos durante uma tarefa auditiva, para predizer se uma determinada pessoa é um músico ou não. Os resultados demonstraram que é possível classificar os grupos amostrados com acurácias que variam de 69.2% a 93.8%, permitindo não somente uma melhor descrição dos padrões de ativações neurais que caracterizam os voluntários músicos e não-músicos, mas também destacando como esses padrões se alteram nas regiões de transição e fronteiras de decisão que separam os grupos amostrados, indicando uma separação linear plausível entre estes grupos. Adicionalmente, como outra contribuição original desta tese, foram analisados os sinais de áudio de uma base de dados pública e internacionalmente referenciada que contém 1000 trechos musicais com 10 gêneros distintos, para investigar similaridades numéricas entre as características acústicas de baixo nível extraídas dos áudios e comumente exploradas na literatura afim. Os resultados obtidos mostram um comportamento de agrupamento similar entre essas características para todas as músicas analisadas, independente do gênero musical. Foi possível então discutir de maneira inédita a relação entre a forma como as características acústicas das músicas são descritas pela literatura e como as mesmas são agrupadas estatisticamente, revelando que a informação que usamos para processar cognitivamente essas características sonoras é implicitamente estatística. Embora todos os métodos descritos e implementados nesta tese sejam baseados em sinais de EEG, acredita-se que os mesmos possam ser estendidos para outros tipos de sinais cognitivos multivariados, como de Imagem de Ressonância Magnética funcional (fMRI), permitindo uma compreensão maior cortical e sub-corticalmente de funcionamento do nosso cérebro durante escutas musicais