الماوس وصوت VR وإلغاء ضوضاء الدماغ

كشفت التجارب التي أُجريت على فئران التجارب قدرة الدماغ على كبت الضوضاء الصوتية على مستوى القشرة السمعية. أجرى ديفيد شنايدر وفريق من الباحثين من كلية الطب بجامعة ديوك وجامعة نيويورك سلسلة من التجارب التي جعلت العلماء أقرب إلى فهم آليات إلغاء الضوضاء على مستوى الإدراك الصوتي للجهاز العصبي المركزي. نُشرت نتائج البحث في مجلة Nature. يعتقد العلماء أن أبحاثهم ستساعد في فهم كيفية تعلم الناس التحدث وتشغيل الموسيقى على أدوات مختلفة ، لتحديد العلاقة بين خصائص سمع الإنسان والحيوان مع أجزاء معينة من القشرة السمعية. استخدمت التجارب الوهم السمعي (الواقع الافتراضي) الذي تم تطويره لحيوانات المختبر.







موضوع الدراسة



أثناء التجربة ، أُجبرت الفئران على الجري على جهاز المحاكاة ، بينما تم استبدال أصوات خطواتهم بصوت يختلف اختلافًا كبيرًا في الجرس عنه. من المعروف أن مصدر الضوضاء يمكن أن يكون البيئة الخارجية وتصرفات الفرد ، على سبيل المثال ، الخطوات والكلام والتنفس.



في البشر ، كما في الحيوانات ، في عملية التطور ، تطورت القدرة على قمع ضوضاء الخلفية ، مما يميزها عن المحفزات السمعية الخارجية. بعبارة أخرى ، نحن نفضل عدم سماع ضجيج تنفسنا باستمرار ، بل سنستمع إلى حقيقة أنه بالنسبة لباقة مجهولة ترتفع من البيئة الخارجية ، سواء أكان بإمكانها أن تأكلنا أم أنها تناسب الطعام.



أصبحت هذه القدرة أحد الأسس الأساسية لسمعنا. اليوم ، لا تزال الدوائر العصبية في القشرة السمعية ، والتي تتعلم التعرف على الأصوات الخارجية والذاتية ، وكذلك إخفاءها وتعويضها في الإدراك ، غير مفهومة جيدًا ، إن لم تكن أسوأ ، غير معروفة عمليًا لعلماء الأعصاب.



تجربة



استخدم العلماء 11 فأرًا مختبريًا ، مشكلين ارتباطًا بين الصوت الدخيل بخطواتهم. لهذا ، تم إنشاء نوع من الواقع الافتراضي ، ولكن ليس بصريًا ، بل صوتيًا. تم تثبيت الحيوانات برؤوسها ووضعت على حلقة مفرغة مصغرة. في الوقت المناسب مع الخطوات ، تم تشغيل تسجيل الأصوات الخاصة ، والتي تم تخصيصها كمرافقة صوتية للحركات. كان الصوت جديدًا بشكل أساسي وليس مثل الضوضاء الطبيعية. في هذه الحالة ، تمت مراقبة الحافز الجديد من الحافز السمعي باستمرار عن طريق تسجيل التغييرات في المجال المحلي المحتمل (LFP).



بمرور الوقت ، توقفت القشرة عن الاستجابة للمنبه ، وتم قمع الحافز بتردد متغير (تغيير نصف أوكتاف) بشكل كافٍ ولم يتسبب في إثارة واضحة للنسيج العصبي كما في بداية التجربة. كان التأثير مرتبطًا بشكل واضح بحركة الماوس ولم يتم ملاحظته في غيابه. في حالة الراحة ، تتفاعل الخلايا العصبية الحسية في المنطقة السمعية لاختبار المنبهات الصوتية بنفس طريقة تفاعل الأصوات الخارجية الأخرى. سجلت المستشعرات أيضًا أن أصوات الاختبار أنتجت تغييرات أقوى في الجزء تحت الحبيبي من القشرة مقارنة بالجزء فوق الحبيبي. يشير هذا التوطين للاستجابة إلى أن الخلايا العصبية للقشرة السمعية هي التي تشارك في قمع الضوضاء ، ويحدث الكبت خارج العمليات المعرفية ، كما هو مقترح في بعض الفرضيات سابقًا.



تأكيد بافلوف والأنماط التطورية



تم إجراء العديد من التجارب للتحقق من النتائج. تم تدريب الفئران على البحث عن مكافأة ، والتي يجب أن تبدأ بعد صوتين مختلفين. كما في التجربة الأولى ، ارتبط أحد محفزات اختبار الصوت ارتباطًا وثيقًا بالنشاط الحركي.



وقد لوحظ أن الإشارة المرتبطة بالحركة يتعرف عليها المخ أسوأ من تلك التي لم تكن مرتبطة بها. علاوة على ذلك ، في حالة الراحة النسبية ، تعرفوا على كلتا الإشارتين بشكل جيد.



تشير الدراسة كذلك إلى الأهمية التطورية لقمع الضوضاء الذاتية. خاصة بالنسبة للفئران التي تعتبر ضحية محتملة للعديد من الحيوانات المفترسة ، والصوت من أهم المؤشرات الحسية للخطر. تؤكد العديد من الدراسات أن العلامات السمعية للخطورة هي أيضًا مهمة للغاية بالنسبة للإنسان ، وهو ما تمت ملاحظته في دراسة عن التأثير النفسي الصوتي للترددات المنخفضة ، ويعمل على توطين مصادر الصوت في الفضاء ، إلخ.



من الواضح أن نظام إلغاء الضوضاء العصبية لدى البشر يؤدي أيضًا وظائف أكثر تعقيدًا مرتبطة بالفعل بالنشاط العصبي العالي ، مثل إتقان الكلام الشفوي ، وكذلك إتقان أداء الآلات الموسيقية. والحقيقة هي أن هذه الآلية التي تبدو بسيطة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالذاكرة الموسيقية ، والتي بدورها لديها آلية للتنبؤ التمثيلي بالأصوات وطرق استخلاصها. هذه الآلية هي التي تجعل من الممكن ربط السمع والإدراك والذاكرة والاستجابات الحركية في مثل هذه العمليات المعقدة.



وفقًا لشنايدر ، "في عملية التدريب على الكلام ومهارات الأداء ، نتوقع الأصوات التي ننوي سماعها. على سبيل المثال ، قبل الضغط على مفتاح البيانو. علاوة على ذلك (ملاحظة المؤلف) نقارنها بالنتيجة في الواقع. نستخدم التناقض بين التوقعات والواقع لضبط الأداء. بمرور الوقت ، نتحسن ، حيث يميل الدماغ إلى تقليل عدد الأخطاء ".



كاستنتاج



يوضح البحث الذي أجراه شنايدر وزملاؤه وجود علاقة مباشرة بين القدرات البيولوجية العصبية لسماع الإنسان والحيوان مع الآليات التطورية التي تؤثر على تطورهم. أعتقد أن الدراسة الدقيقة لمثل هذه الظواهر والعلاقات هي المفتاح لأعمق فهم ممكن للظواهر والظواهر المرتبطة بسمع الإنسان.



الإعلان

في الكتالوج الخاص بنا لا توجد فئران معملية ، وأدبيات عن البيولوجيا العصبية ، ولا يتم إجراء تجارب علمية في صالات العرض ، لكننا على استعداد لاقتراح مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية الصوتية والمرئية لتلبية الاحتياجات المنزلية والمهنية



All Articles