Резюме. Выводы исследования могут быть применены для усовершенствования моделирования кохлеарных имплантов
Функция слуха является важнейшим аспектом в общении. Несмотря на это, по сей день остаются недостаточно изученными отдельные компоненты рецепции и обработки акустических сигналов, обуславливающие их правильное восприятие.Бесспорным является тезис о том, что именно точность дифференциации звуковых паттернов обуславливает степень чувствительности слуха.Но каким образом в структурах ЦНС происходит скрининг релевантной и менее релевантной акустической информации, особенно в среде с фоновым шумом?
В новом исследовании учеными Базельского университета (Basel University), Швейцария, при сотрудничестве с их коллегами из Копенгагенского и Кембриджского университетов (University of Copenhagen, University of Cambridge), Дания, Великобритания, было доказано, что восприятие чистых тонов становится более точным. на фоне непрерывного белого шума. По мнению исследователей, выводы работы могут найти непосредственное практическое воплощение в усовершенствовании разработки кохлеарных имплантов в ближайшем будущем. Материалы исследования опубликованы в журнале «Cell Reports» 12 ноября 2019 г.
Изучение «слухового мозга»
Группой исследователей под руководством профессора Т. Ринальди Баркат (Tania Rinaldi Barkat) Базельского университета проведен многоуровневый анализ нейронных основ восприятия и распознавания звука в сложной акустической среде. Основное внимание было уделено изучению слуховой коры – «слухового мозга» – структурам, которые прорабатывают акустические сигналы. Известно, что тональная дифференциация осложняется приближением тонов в их частотном спектре. Поэтому первичной гипотезой исследования явилось положение о том, что дополнительный шум может лишь усложнить работу слухового анализатора. Однако результаты практических наблюдений доказали обратное: исследователям удалось продемонстрировать, что способность мозга различать сверхтонкие отличия отдельных тонов улучшалась при фоновом добавлении белого шума к общей акустической среде. В то же время, опираясь на явные результаты, авторы пришли к выводу, что по сравнению с тишиной фоновый шум облегчает слуховую рецепцию.
Шум снижает активность нейронов
Результаты, полученные исследовательской группой, продемонстрировали, что белый шум существенно угнетает активность нервных клеток слуховой коры головного мозга. Но, несмотря на парадоксальность фактов, такое угнетение активации нейронов приводило к более точному восприятию чистых тонов. В частности, установлено, что между двумя популяциями нейронов меньше аналогичных результатов акустической рецепции и трансформации во время двух отдельных звуковых презентаций. Таким образом, общее снижение активности нейронов приводило к более четкой тональной репрезентации.Для подтверждения того, что именно слуховая кора, а не другие структуры головного мозга отвечают за изменение восприятия звуков, исследователями применены оптогенетические технологии, управляемые светом. Оценивая вклад полученных результатов, авторы указали, что новые данные могут быть применены в поисках улучшения слухового восприятия в ситуациях, связанных со сложностями дифференциации звуков. Кроме того, по мнению исследователей, вполне возможным представляется внедрение новой технологии в расширение возможностей кохлеарных имплантов. В частности, подобные импланты могут быть оснащены эффектом, напоминающим белый шум, и, таким образом, способствовать углублению частотной дифференциации, улучшая общий результат звукового восприятия своими пользователями.
Присоединяйтесь к нам вViber-сообществе, Telegram-канали , Instagram, на страницеFacebook, а также Twitter, чтобы первыми получать самые свежие и актуальные новости из мира медицины.
- Christensen R.K., Lindén H., Nakamura M. et al. (2019) White noise background improves tone discrimination by suppressing cortical tuning curves. Cell Rep., 29(7): 2041-2053. DOI: 10.1016/j.celrep.2019.10.049.
- University of Basel (2019) Good noise, bad noise: White noise improves hearing. ScienceDaily, Nov. 12.
Наталья Савельева-Кулик