Gdyby podczas zamykania drzwi do naszych uszu docierał dźwięk pękającego szkła, nasz mózg błyskawicznie poinformowałby nas, że coś jest nie tak. Można tego doświadczyć w wielu sytuacjach stresowych – każdy huk w parku czy odgłos klaksonu na ulicy alarmuje o potencjalnym zagrożeniu. To, jak nasz mózg dokonuje selekcji między “właściwymi” a “niewłaściwymi” dźwiękami, przez długi czas było dla neuronaukowców tajemnicą.
Badania uczonych z Newy York University (NYU) rzucają nowe światło na ten problem, co pozwoli zrozumieć, jak uczymy się złożonych zadań audiomotorycznych, takich jak mówienie czy granie muzyki. Szczegóły opublikowano w czasopiśmie Current Biology.
Czytaj też: Supersmak, supersłuch. Oni mają nadludzkie zmysły. “Dźwięk żucia – gumy czy jedzenia – jest torturą”
David Schneider, adiunkt z New York University Center for Neural Science, mówi:
Słuchamy dźwięków, jakie wydają nasze ruchy, aby określić, czy popełniliśmy błąd, czy nie. Jest to najbardziej oczywiste w przypadku muzyka lub podczas mówienia, ale nasze mózgi robią to właściwie cały czas, np. kiedy golfista słucha dźwięku swojego kija stykającego się z piłką. Nasze mózgi zawsze rejestrują, czy dźwięk pasuje do oczekiwań, czy też od nich odbiega. W naszym badaniu odkryliśmy, że mózg jest w stanie dokonać precyzyjnych przewidywań dotyczących tego, kiedy dźwięk ma się wydarzyć i jak powinien brzmieć.
Dźwięki właściwe i niewłaściwe
Przez długi czas, nie było jasne, w jaki sposób mózg odróżnia dźwięki “właściwe” od “niewłaściwych”. Uważano, że chodzi o powtarzalność. Jeżeli zamkniemy drzwi samochodu 10-20 razy, nasz mózg nauczy się, jaki dźwięk powinien temu zdarzeniu towarzyszyć. Dlatego, gdy obluzuje się uszczelka, natychmiastowo będziemy w stanie to wychwycić. Ale mechanizm tych procesów przez lata był niezbadany.
Zespół Schneidera wytrenował myszy, by popychały łapami dźwignię, co przypomina ludzkie zamykanie drzwi samochodu. Za każdym razem, gdy dźwignia osiągnęła określoną pozycję, odtwarzano konkretny dźwięk, więc gryzonie w końcu nauczyły się, jaki powinien być ten “właściwy”. Gdy zwierzętom odtwarzano dźwięk “niewłaściwy”, ich zachowanie także się zmieniło.
Rejestrowano aktywność mózgu podczas eksperymentu, a dokładniej sprawdzano, jak reagowały neurony w pierwotnej korze słuchowej – jednym z ośrodków słuchu. Okazało się, że komórki nerwowe były minimalnie pobudzone, gdy mysz naciskała dźwignię i słyszała nieoczekiwany dźwięk. Kiedy dochodziło do emisji dźwięku “niewłaściwego”, region ten stawał się nadmiernie pobudzony. Podobnie było w sytuacji, w której jakieś zdarzenie miało spowodować konkretny dźwięk, ale do tego nie doszło.
Czytaj też: Człowiek zanieczyszcza środowisko dźwiękiem. Jak to możliwe?
Nicholas Audette, główny autor badania i pracownik laboratorium Schneidera, wyjaśnia:
Kora słuchowa wydaje się sygnalizować nie to, co zostało usłyszane, ale to, czy to, co zostało usłyszane, pasuje do naszych oczekiwań, czy też je narusza.
Odkrycia te mogą przydać się w lepszym zrozumieniu i leczeniu zaburzeń psychicznych, np. schizofrenii, w której często występują “fantomowe głosy”.