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.