Pomimo tego, jak ważny jest słuch w komunikacji międzyludzkiej, nadal stosunkowo niewiele rozumiemy z tego, jak odbierane są sygnały akustyczne i jak są one przetwarzane, abyśmy mogli nadać im sens. Jedno jest jednak jasne – im dokładniej potrafimy rozróżnić wzorce dźwiękowe – tym lepszy jest nasz słuch. Ale jak mózg potrafi rozróżnić istotne i mniej istotne informacje – zwłaszcza w środowisku z hałasem w tle?
Naukowcy pod kierunkiem prof. dr Tani Rinaldi Barkat z Wydziału Biomedycyny Uniwersytetu w Bazylei zbadali neuronalne podstawy percepcji i odrzucenia dźwięku w trudnym środowisku dźwiękowym. Skoncentrowano się na badaniach kory słuchowej – “mózgu słuchowego” – obszaru mózgu przetwarzającego bodźce akustyczne. Wzorce, które pozyskano w wynikach, pochodzą z pomiarów mózgu myszy.
Jak dobrze wiadomo, rozróżnienie między dźwiękami staje się tym trudniejsze, im bliżej są one w spektrum częstotliwości. Początkowo badacze zakładali, że dodatkowy hałas może bardziej utrudnić takie zadanie dla słuchu. Jednak zaobserwowano odwrotną sytuację – zespół był w stanie wykazać, że zdolność mózgu do rozróżnienia subtelnych różnic tonów poprawiła się, gdy do tła dźwiękowego dodano biały szum. W porównaniu z cichym otoczeniem ta forma hałasu ułatwiała percepcję słuchową.
Z pozyskanych danych wynika, że biały szum hamował aktywność komórek nerwowych kory słuchowej. Paradoksalnie to tłumienie pobudzenia neuronów doprowadziło do dokładniejszego postrzegania czystych tonów. – Okazało się, że dzięki temu populacje neuronów nakładały swoją aktywność na siebie w mniejszym zakresie podczas odczytywania oddzielnych reprezentacji tonów – wyjaśnia Barkat. – W rezultacie ogólnie zmniejszenie aktywności neuronalnej dało bardziej wyraźną zdolność do rozpoznawania tonów.
W celu potwierdzenia, że za zmianę percepcji dźwięku odpowiedzialna była cały czas kora słuchowa, a nie inny obszar mózgu, naukowcy zastosowali technikę optogenetyczną kontrolowaną światłem.
Odkrycia mogą zostać zastosowane do poprawy percepcji słuchowej w sytuacjach, w których dźwięki są trudne do odróżnienia. Według Barkat można tez to zastosować w implantach, które mogą być stymulowane efektem podobnym do białego szumu, co poprawiłoby rozdzielczość częstotliwości, a tym samym zwiększyłoby jakość słuchu u ich użytkowników.
Źródło: White Noise Background Improves Tone Discrimination by Suppressing Cortical Tuning Curves (Cell Reports 2019), University of Basel
