Радуга Звуков

Гарвардские исследователи перевернули современные теории локализации звука «с ног на уши»

Гарвардские исследователи перевернули современные теории локализации звука «с ног на уши»
Способность локализовать источник звука имеет большое значение для ориентирования в мире и для слушания в шумной обстановке, например такой, как ресторан. Однако эти действия часто вызывают затруднения у пожилых или слабослышащих людей.

Наличие двух ушей позволяет животным локализовать источник звука. Например, сипуха может ловить добычу в полной темноте, ориентируясь только на звук. Давно известно, что эта способность зависит от крохотных различий звуков, поступающих в каждое ухо, включая разницу во времени прибытия: в организме человека, например, звук поступает в ухо, более близкое к источнику, на полмиллисекунды раньше, чем он прибывает в другое ухо. Эта разница называется межушной разницей времени. Но то, как мозг обрабатывает информацию, чтобы узнать, откуда приходит звук, является предметом многочисленных споров.
 
В последнем отчете о совместных исследованиях ученых Гарвардского медицинского колледжа в Бостоне и Высшей Нормальной школы (Франция) рассматриваются две господствующие теории о том, как люди локализуют звук, объясняется, почему нейроны по-разному реагируют на звук, и показывается, как можно локализовать звук даже в отсутствие половины мозга.

«Мы добились большого прогресса в лабораторных условиях, объясняя, как действует локализация звука, но в реальной жизни люди слышат широкий диапазон звуков на фоне шумов и отражений, - рассказывает Дэн Гудман, научный сотрудник лаборатории Итон-Пибоди Гарвардского медицинского колледжа. – Теории, опирающиеся на более реальные условия, гораздо важнее. В нашем отчете говорится о том, что предыдущие теории о локализации звука были слишком идеализированы, и, если вы используете более реалистичные данные, можете придти к совершенно иному выводу.

В настоящее время в науке господствуют две теории о том, как мозг локализирует звуки: теория кодирования пиков (согласно ей для локализации звука требуются только самые сильные ответы клеток мозга) и теория кодирования полушарий (которая утверждает, что для этого нужны только средние ответы клеток двух полушарий мозга). Наше исследование показало, что ни одна из этих теорий не верна, а доказаны они были только потому, что в экспериментах использовались неестественные/идеализированные звуки. Если вы будете использовать более реалистичные и естественные звуки, то обе эти теории будут очень плохо объяснять имеющиеся данные».

Исследователи показали: чтобы хорошо справляться с реалистичными звуками, необходимо использовать весь диапазон нейронных ответов, а не только самые сильные или средние ответы. Они отметили два других ключевых момента: во-первых, хотя давно известно, что реакции разных слуховых нейронов сильно различаются, эта разница не используется в теории кодирования полушарий.

«Мы выяснили, что эта разница имеет большое значение для способности мозга локализовать звуки: если вы сделаете все ответы одинаковыми, то информации будет недостаточно. До настоящего времени ученые не могли этого уловить, потому что если вы используете неестественные/ идеализированные звуки, вы просто не увидите разницы, - объясняет Гудман. – Во-вторых, прежние теории несовместимы с хорошо известным фактом: люди все еще способны локализовать звуки, даже если они утратили половину мозга, но только звуки с противоположной стороны (т.е. если они потеряли левую половину мозга, они все еще могут локализовать звуки, исходящие справа)».

«Мы можем объяснить, почему это происходит, с помощью нашей новой теории», - утверждает Гудман.


Возврат к списку