Зачем нам игнорировать звук собственных шагов?

12 сентября 2018



Команда ученых обнаружила, что мыши используют специальные нейронные процессы, чтобы игнорировать свои собственные шаги, это открытие, кроме всего прочего, предлагает новые идеи о том, как именно мы учимся говорить и играть на музыкальных инструментах. Результаты исследование опубликованы в журнале «Nature».

«Способность игнорировать собственные шаги требует от мозга хранения и воспроизведения воспоминаний, а также проведения чрезвычайно сложных вычислений», — объясняет Дэвид Шнайдер, доцент Центра Неврологии Нью-Йоркского университета, являющийся одним из ведущих авторов статьи. «Эти навыки необходимы для других, более важных процессов — для звуковоспроизводящего поведения, например, для распознавания звуков, которые человек проводит, когда обучается говорению или игре на музыкальных инструментах». Исследование, проведенное в Медицинской школе Университета Дьюка, началось с интуитивной догадки о том, что то, что мы обычно не слышим наших собственных шагов, не воспринимаем их, может являться средством понимания более значительных нейронных феноменов: как это поведение показывает способность контролировать, распознавать, и запоминать звуки собственных движений, сравнивая их с подобными окружающими нас звуками. «Способность предвидеть и различать эти звуки, связанные с движением, от звуков окружающей среды имеет решающее значение для нормального слуха», — объясняет Шнайдер. «Но как мозг учится предчувствовать звуки, вызванные нашими движениями, остается в значительной степени неизвестным». Чтобы исследовать это, Шнайдер и его коллеги, Джанани Сундарараджан и Ричард Муни из Медицинской школы Дьюка разработали «акустическую систему виртуальной реальности» для мышей, включающую высокоточное контрольно-измерительное оборудование. В данной системе ученые могли контролировать звуки, которые подопытные мыши издавали на беговой дорожке, наблюдая за нейронной активностью животных, что позволило им провести идентификацию механизмов нейронных схем, которые обучены подавлять восприятие связанных с движением звуков.

Они обнаружили, что в целом, данная нейронной функция обладала достаточной гибкостью: у мышей обнаружился регулируемый «сенсорный фильтр», который позволял им игнорировать звуки своих собственных шагов. В свою очередь, это делало их более восприимчивыми к другим звукам, которые возникали в окружающей их среде. «Для мышей это действительно важно», — объясняет Шнайдер. «Они являются животными-жертвами, поэтому им действительно нужно быть всегда начеку, слышать, как кошка подползает к ним, даже когда они сами находятся в движении и издают звуки».

Возможность игнорировать звуки собственных движений, вероятно, важна также и для людей. Но способность предугадывать звуки наших действий, пожалуй, нам нужна даже больше. Она необходима для таких сложных человеческих умений, как говорение и музицирование. «Когда мы учимся говорить или играть на музыкальных инструментах, мы прогнозируем, какие звуки мы услышим, например, когда мы готовимся к тому, что ударим по клавишам пианино, а потом мы сравниваем наше ожидание с тем, что мы действительно слышим», — объясняет Шнайдер. «Мы используем несоответствия между ожиданиями и опытом, чтобы изменить то, как мы играем, и со временем наш навык становится лучше, потому что наш мозг пытается свести к минимуму отличия реальности от представляемого нами идеала».

Неспособность адекватно делать такие предугадывания является признаком наличия того или иного психического заболевания. «Считается, что чрезмерная активность схем предсказаний в мозге приводит к голосовым галлюцинациям, ассоциированным с шизофренией, в то время как невозможность представлять последствия своих действий может привести к социальному параличу, как бывает при аутизме», — объясняет Шнайдер. «Рассматривая, как мозг обычно делает прогнозы о самогенерируемых звуках, мы открываем возможность понять его поразительную способность предсказать будущее действие, а также углубить наше знание того, как мозг изменяется при развитии тех или иных болезней».