Persönliche Gesundheit

Regionen des Gehirns gefunden, anders zu reagieren, um das Vorhandensein von Hintergrundgeräuschen

In einem belebten Café, unsere Trommelfelle werden überschwemmt mit Schallwellen—Menschen im Chat, das klappern von Tassen, der Musik spielen—doch unsere Gehirne irgendwie schaffen, zu entwirren relevant klingt, wie ein barista der Ankündigung, dass unser Kaffee fertig ist, von unbedeutenden Lärm. Eine neue McGovern-Institut für Gehirn-Forschung Studie wirft Licht auf, wie das Gehirn vollbringt die Aufgabe der Extraktion bedeutungsvolle laute von hintergrund Lärm—Erkenntnisse könnten eines Tages dazu beitragen, künstliche Hörsysteme und Entwicklungshilfe gezielter Hör-Prothetik.

„Diese Ergebnisse zeigen ein neuronales Korrelat für unsere Fähigkeit zum hören im Lärm, und demonstrieren gleichzeitig funktionale Differenzierung zwischen verschiedenen Stufen der auditorischen Verarbeitung in der Hirnrinde“, erklärt Josh McDermott, associate professor of brain and cognitive sciences am MIT, Mitglied des McGovern Institut, und der senior-Autor der Studie.

Der auditorische Kortex, einem Teil des Gehirns, reagiert auf sound, ist seit langem bekannt, haben unterschiedliche anatomische Subregionen, aber die Rolle, die diese Gebiete spielen in der auditiven Verarbeitung hat, blieb ein Rätsel. In Ihrer Studie veröffentlicht in Nature Communications, McDermott und ehemalige student Alex Kell entdeckt, dass diese Subregionen reagieren unterschiedlich auf die Anwesenheit von hintergrund-Rauschen, was darauf hindeutet, dass die auditorische Verarbeitung erfolgt in Schritten, die schrittweise verfeinern und isolieren, die einen Ton von Interesse.

Hintergrund überprüfen

Frühere Studien haben gezeigt, dass die primären und nicht-primären Subregionen des auditorischen Kortex reagieren auf Schall mit unterschiedlicher Dynamik, aber diese Studien waren hauptsächlich auf die Aktivität des Gehirns in Reaktion auf Sprache oder einfache synthetische Klänge (wie Töne und Klicks). Wenig war darüber bekannt, wie diese Regionen könnte die Arbeit nicht Unterwerfen alltägliche auditive Verhalten.

Um zu testen, diese Teilregionen unter realistischeren Bedingungen, McDermott und Kell, der jetzt ein Postdoc-Forscher an der Columbia University, untersuchte Veränderungen in der menschlichen Gehirnaktivität, während Probanden hörten die natürlichen Geräusche mit und ohne Hintergrundgeräusche.

Liegend in einem MRT-scanner, der Gegenstände angehört zu 30 verschiedene Natur-sounds, angefangen von miauen Katzen, klingelnde Handys, die vorgestellt wurden, allein oder eingebettet in realen hintergrund Rauschen wie starker Regen.

„Wenn ich mit dem Studium begann audition“, erklärt Kell, „begann ich, nur sitzen in meinem Tag-zu-Tag Leben, nur zu hören, und war erstaunt über die ständige Geräuschkulisse, die Schienen in der Regel herausgefiltert werden standardmäßig. Die meisten dieser Geräusche tendenziell ziemlich stabil über die Zeit, was darauf hindeutet, wir könnten experimentell voneinander trennen. Das Projekt floss von dort.“

Zu Ihrer überraschung, Kell und McDermott fand, daß die primäre und nicht-primäre Regionen des auditorischen Kortex reagiert anders auf natürlichen Klang, je nachdem, ob Hintergrundgeräusche vorhanden war.

Sie fanden, dass die Aktivität des primären auditiven cortex war verändert, wenn Hintergrundgeräusche vorhanden ist, was darauf hindeutet, dass diese region noch nicht differenziert zwischen sinnvollen Klänge und Hintergrundgeräusche. Nicht-primäre Regionen, jedoch reagieren ähnlich zu natürlichen Klängen, unabhängig davon, ob Rauschen vorhanden ist, was darauf hindeutet, dass die kortikalen Signale, ausgelöst durch Schall umgewandelt werden, oder „aufgeräumt“ zum entfernen von Hintergrundgeräuschen, durch die Zeit, Sie zu erreichen die nicht-primären auditorischen cortex.

„Wir waren überrascht, wie groß der Unterschied war zwischen primären und nicht-primären Bereichen“, erklärt Kell, „so liefen wir ein paar mehr Themen, aber sah immer wieder das gleiche. Wir hatten eine Tonne von Fragen über das, was sein könnte für diesen Unterschied verantwortlich, und das ist, warum wir am Ende laufen alle diese follow-up-Experimente.“

Ein allgemeiner Grundsatz,

Kell und McDermott ging auf, um zu testen, ob diese Antworten wurden für bestimmte Klänge, und entdeckt, dass der obige Effekt blieb stabil, egal, die Quelle oder der Art des Ton-Aktivität. Musik, Sprache, oder eine quietschende Spielzeug alle aktiviert der nicht-primären Kortex-region ebenso, ob oder nicht die Hintergrundgeräusche vorhanden war.

Die Autoren testeten auch, ob die Aufmerksamkeit ist relevant ist. Auch wenn die Forscher heimlich abgelenkt Probanden mit einer visuellen Aufgabe, die in den scanner ein, die kortikale Subregionen geantwortet zu sinnvollen sound-und Hintergrundgeräusche, die in der gleichen Weise, die zeigt, dass die Aufmerksamkeit nicht fahren diesen Aspekt der Klangbearbeitung. In anderen Worten, selbst wenn wir darauf fokussiert sind, ein Buch zu Lesen, unser Gehirn ist fleißig Sortierung der Klang unserer miauen Katze aus dem prasseln der schweren Regen draußen.

Zukünftige Richtungen

Der McDermott-Labor ist jetzt Gebäude computational-Modelle der sogenannten „Lärm Robustheit“ finden in der Natur-Kommunikation zu studieren, und Kell verfolgt eine feiner abgestufte Verständnis von sound-Verarbeitung in seiner Tätigkeit als Postdoktorand an der Columbia durch die Erforschung der neuronalen Schaltung zugrunde liegenden Mechanismen dieses Phänomens.

Durch gewinnen ein tieferes Verständnis von, wie das Gehirn verarbeitet sound, die Forscher hoffen, dass Ihre Arbeit einen Beitrag zur Verbesserung der Diagnostik und Behandlung von Hör-Dysfunktion. Eine solche Forschung könnte dabei helfen herauszufinden, die Ursprünge des Hörens Schwierigkeiten, die Sie begleiten, Entwicklungsstörungen oder altersbedingten Hörverlust. Zum Beispiel, wenn eine Hörminderung Ergebnisse von Dysfunktionen in der sensorischen Verarbeitung, dies kann verursacht werden durch abnorme Geräusche Robustheit des auditorischen cortex. Normale Geräusche Robustheit kann stattdessen vorschlagen, dass es Beeinträchtigungen an anderer Stelle in das Gehirn—zum Beispiel, eine Aufteilung in höhere Exekutive Funktion.