鼠标,声音VR和脑噪声消除

在实验室老鼠身上进行的实验表明,大脑能够抑制听觉皮层水平的声音噪声。杜威大学医学院和纽约大学的David Schneider和一组研究人员进行了一系列实验,使科学家们更加了解中枢神经系统在声音感知水平上的噪声消除机制。研究结果发表在《自然》杂志上。科学家认为,他们的研究将有助于了解人们如何在各种乐器上学习说话和演奏音乐,从而确定人类和动物听力特征与听觉皮层特定部位之间的关系。实验使用了为实验动物开发的听觉错觉(虚拟现实)。







研究科目



在实验过程中,小鼠被迫在模拟器上奔跑,而脚步的声音则被音色与之明显不同的声音所代替。众所周知,噪声的来源既可以是外部环境,也可以是个人的行动,例如步伐,言语和呼吸。



与动物一样,在人类中,在进化过程中,其抑制背景噪声的能力也得到了发展,将其与外部听觉刺激区分开来。换句话说,我们不希望不断听到呼吸的声音,而是会听到这样一个事实,即外部环境引起的未知白斑病,无论它能吞噬我们,还是反而会有益于食物。



这种能力已成为我们听力的基本基础之一。如今,听觉皮层中的神经回路学会了识别外部声音和自身声音,并掩盖和补偿它们的感知能力,但对神经科学家的了解仍然很少,即使不是更糟,实际上也是神经科学家所不知道的。



实验



科学家使用了11只实验小鼠,将外在声音与步伐联系在一起。为此,创建了一种虚拟现实,但不是视觉而是声音。将动物的头部固定并放在微型跑步机上。与脚步同步,播放了特殊声音的录音,这些声音被分配为机芯的声音伴奏。声音根本上是新的,不像自然噪声。在这种情况下,通过记录局部场电势(LFP)的变化,不断地监控来自听觉刺激的新刺激。



随着时间的流逝,皮质停止了对刺激的响应,并且频率被改变(半个八度的变化)的刺激被充分抑制,并且没有像实验开始时那样引起神经组织的明显兴奋。明显地,该作用与小鼠的运动有关,并且在不存在的情况下未观察到。静止时,听觉区的感觉神经元以与其他外部声音相同的方式做出反应以测试声音刺激。传感器还记录到,测试声音在皮质下颗粒区比在颗粒上部分产生了更大的变化。响应的这种本地化表明,正是听觉皮层的神经元参与了噪声抑制,并且抑制发生在认知过程之外,如先前在某些假设中所暗示的。



巴甫洛夫确认和进化模式



进行了更多的实验以验证结果。训练小鼠搜索奖励,奖励必须在两次不同的哔哔声之后开始。与第一个实验一样,一个测试声音刺激与运动活动相关联。



值得注意的是,与运动相关的信号比与之不相关的信号更难被大脑识别。而且,在相对休息的状态下,他们同样很好地识别了两个信号。



该研究进一步提到了抑制自噪声的进化重要性。特别是对于老鼠来说,老鼠是各种掠食者的潜在受害者,声音是危险的最重要的感官指标之一。大量研究证实,危险的听觉标记对人类也非常重要,有关低频的心理声学效应,对空间声源的定位等方面的研究中指出了这一点。



显然,人类的神经噪声抑制系统还执行与更高的神经活动相关的更复杂的功能,例如掌握口头演讲以及掌握乐器的性能。事实是,这种看似简单的机制与音乐记忆直接相关,而音乐记忆又具有代表声音的预测机制和提取声音的方法。正是这种机制使得在如此复杂的复杂过程中将听觉,知觉,记忆和运动反应联系起来成为可能。



施耐德说:“在语音训练和表演技巧的过程中,我们会预测要听到的声音。例如,在按下钢琴键之前。此外(作者注),我们将它们与实际结果进行了比较。我们使用期望与现实之间的差异来调整绩效。随着时间的推移,我们会变得更好,因为大脑倾向于减少错误的数量。”



作为结论



施耐德及其同事的研究表明,人类和动物听力的神经生物学功能与影响其发育的进化机制之间存在直接关系。我认为,仔细研究此类现象和关系是尽可能深入地了解与人类听力相关的现象和现象的关键。



广告

我们的目录中,没有陈列室老鼠,关于神经生物学的文献,并且没有在展厅中进行科学实验,但是我们准备建议各种满足家庭和专业需求音频和视频电子产品



All Articles