Возможность локализовать источник звука важна для навигации по миру и для прослушивания в шумной обстановке, например в ресторанах, что особенно сложно для пожилых людей или людей с нарушениями слуха. Наличие двух ушей позволяет животным определять источник звука. Например, сипухи могут схватить добычу в полной темноте, полагаясь только на звук. Давно известно, что эта способность зависит от крошечных различий в звуках, поступающих в каждое ухо, в том числе от различий во времени прихода: например, у людей звук достигает уха ближе к источнику до на полмиллисекунды раньше, чем он достигает другого уха. Эти различия называются межуральными временными различиями. Однако способ, которым мозг обрабатывает эту информацию, чтобы выяснить, откуда исходит звук, был источником множества споров.
Недавняя статья Mass. Глаз и ухо / Исследователи Гарвардской медицинской школы в сотрудничестве с исследователями из Ecole Normale Superieure, Франция, оспаривают две доминирующие теории о том, как люди локализуют звуки, объясняют, почему нейронные реакции на звуки так разнообразны, и показывают, как звук может быть локализован даже с отсутствие одной половины мозга. Их исследования описаны в журнале eLife.
"В лабораторных условиях был достигнут прогресс, чтобы понять, как работает локализация звука, но в реальном мире люди слышат широкий спектр звуков с фоновым шумом и отражениями," сказал Дэн Ф. M. Гудман, ведущий автор и научный сотрудник лаборатории Итон-Пибоди в Массачусетсе. Глаз и ухо, Гарвардская медицинская школа. "Теории, основанные на более реалистичных условиях, важны. Тема статьи состоит в том, что предыдущие теории об этом были слишком идеализированы, и если вы воспользуетесь более реалистичными данными, вы придете к совершенно иному выводу."
"В нашем понимании того, как мозг локализует звуки, доминируют две теории: теория пикового кодирования (которая гласит, что необходимы только наиболее сильно реагирующие клетки мозга) и теория полушарного кодирования (которая утверждает, что только средний ответ клеток в двух полушариях мозга нужны)," Гудман сказал. "В этом исследовании мы показали, что ни одна из этих теорий не может быть правильной, и что представленные доказательства работают только потому, что в их экспериментах использовались неестественные / идеализированные звуки. Если вы используете более реалистичные, естественные звуки, то они оба очень плохо объясняют данные."
Исследователи показали, что для того, чтобы хорошо воспринимать реалистичные звуки, нужно использовать весь паттерн нейронных реакций, а не только наиболее сильно или среднюю реакцию. Они показали две другие ключевые вещи: во-первых, давно известно, что реакции разных слуховых нейронов очень разнообразны, но это разнообразие не использовалось в теории кодирования полушария.
"Мы показали, что разнообразие важно для способности мозга локализовать звуки; если вы сделаете все ответы похожими, то информации недостаточно, что-то, что раньше не ценилось, потому что если в одном из них есть неестественные / идеализированные звуки, вы не увидите разницы" Гудман сказал.
Во-вторых, предыдущие теории несовместимы с хорошо известным фактом, что люди все еще могут локализовать звуки, если они теряют одну половину нашего мозга, но звуки только на другой стороне (i.е. если человек теряет левую половину мозга, он или она все еще может локализовать звуки, исходящие справа), – добавил он.
"Мы можем объяснить, почему это так, с нашей новой теорией," Гудман сказал.