Nervii auditivi și creierul

Impulsurile nervoase sunt transmise de la ureche la creier prin intermediul nervilor auditivi, unul dintre mai multţi nervi senzoriali care există în grupul de nervi cunoscut sub numele de nervi cranieni. Nervii auditivi conectează impulsurile nervoase ale urechilor la "lobul temporal" superior al "cortexului cerebral". Impulsurile nervoase trec printr-o­ acțiune electrochimică. Asta înseamnă că neuronul în sine oferă energia necesară pentru a propulsa impulsul de-a lungul nervului. Impulsurile nervoase nu călătoresc la fel de repede ca un curent electric standard, dar în schimb se mută la aproximativ 1-120 m/sec. Impulsurile nervoase se deplasează prin mulți neuroni pe drumul lor spre creier. Neuronii lucrează împreună transmiţând impulsurile prin axoni la dendritele neuronilor. Dendritele unui neuron comunică cu dendritele altuia prin intermediul sinapselor. Această structură comunică prin eliberarea unei substanțe chimice transmițătoare.

Factorii umani care implică sistemul auditiv

Realitatea virtuală încearcă să ofere stimuli reali pentru toate simțurile umane. În timp ce urechea umană este capabilă să audă o multitudine de sunete distincte, se poate concentra doar pe ascultarea unui anumit sunet la un moment dat.

Această constrângere fiziologică a dus  la studii ale cogniției auditive. Cogniția auditivă analizează astfel de probleme ca participarea la evenimente auditive, amintindu-și  recunoașterea  surselor de sunet și evenimente, precum și percepțiile de secvențe acustice. Teoriile din spatele cogniției auditive încearcă să explice modul în care creierul procesează și/sau filtrează anumite sunete.

Aceste studii sunt utile în sistemele de realitate virtuală, deoarece acestea permit dezvoltatorilor să mimeze sunetele selective în fundal, în timp ce utilizatorul participă la un anumit sunet important. De exemplu, în cazul în care mediul virtual imită un oraş aglomerat, generatoarele de sunet nu trebuie să emită sunetele de claxoane de taxi, zgomotul de metrou, foşniturile oamenilor și alte zgomote tipice de fond. Acestea pot fi îmbinate într-un sunet care este redat în fundal, deoarece utilizatorul nu poate să participe la orice sunet individual în acest cluster de sunet. Cu toate acestea, utilizatorul poate fi interesat de auzirea numelui său în acest zgomot. Stratificarea acestui sunet peste zgomotul de fond este un sunet la care utilizatorul ar participa selectiv. În acest exemplu, sunetul de interes  (de exemplu apelarea numelui său) ar necesita utilizarea unui sunet 3D. Cu toate acestea, zgomotele de fond nu trebuie să aibă capacitățile de sunet 3D, deoarece aceste sunete par să înconjoare utilizatorul, iar utilizatorul nu încearcă în mod conștient să localizeze sursa de sunet a fiecărui zgomot individual.

Teoria lui Broadbent

Teoria filtrării atenției a lui Broadbent a fost folosită ca bază pentru cele mai multe modele de atenție selectivă. În teoria sa, informațiile sonore sunt trecute printr-o serie de canale senzoriale. Aceste canale sunt definite ca având unele reprezentări neuronale distincte în creier. Reprezentările lor se pot baza pe o serie de atribute sonore, ar fi caracteristicile distanţei, intensităţii sau poziției spațiale. Broadbent postulează ideea conform căreia canalele de sunet duc în porțiunea de memorie de scurtă durată a creierului, unde un anumit canal poate fi apoi filtrat pe baza atributelor sonore dorite. Acest filtru permite doar unuia dintre canale să ducă la stocarea memoriei pe termen lung și la orice mecanisme de ieșire necesar pentru a răspunde la canalul de intrare.

Această teorie a apărut din situațiile de la petreceri în care un oaspete trebuie să filtreze toate sunetele care distrag atenția pentru ca să se concentreze pe o conversație. Mai multe studii au sugerat condiții diferite în care filtrul comută pentru a asculta un alt canal. De exemplu, atunci când numele este auzit în mijlocul unei conversații curente arată o prioritate a canalului filtrat. Unele experimente au sugerat că timpul de comutare al filtrului între canale trebuie să fie de ordinul a 0,25 secunde.

Teoria lui Treisman

Teoria lui Treisman modifică teoria lui Broadbent, propunând ideea că selecțiile de intrare evită zona memoriei pe termen scurt a creierului pentru a ajunge imediat la un filtru sensibil la caracteristicile fizice ale sunetului. Acest filtru elimină cele mai multe canale de sunet cărora nu li se acordă atenţie, dar permite unui subset de canale să introducă o serie de noduri în creier,  denumite "unități dicționar". Această rețea de unități dicționar devine un mecanism de potrivire a patternurilor, în cazul în care stimuli similari de sunet declanșează semnale la mecanismul de activitate din creier ale ascultătorului.

Teoria lui Deutsch și Deutsch

Teoria selecției răspunsului, a lui Deutsch și Deutsch, în cadrul atenţei selective, modifică teoria lui Treisman  prin omiterea filtrului inițial pentru caracteristicile fizice. În cadrul rețelei de unităţi-dicționar, fiecare semnal este  analizat  și  recunoscut  pentru importanța sa. Importanța semnalului declanşează un semnal proporțional la mecanismului de activitate al creierului. Prin urmare, sunetul care surprinde atenția ascultătorului este sunetul care poartă cel mai greu semnal.