Как наш мозг фильтрует звуки

Наша звуковая среда чрезвычайно шумная, поэтому наш мозг вынужден приспосабливаться и внедрять так называемые фильтрующие механизмы, которые позволяют ему концентрироваться на более важных вещах и экономить энергию. Когда два одинаковых звука быстро повторяются, один из таких фильтров – слуховая сенсорная фильтрация – резко снижает внимание, таким образом, мозг фокусируется на втором звуке. У людей с шизофренией способность снижать реакцию мозга на идентичные звуки не функционирует должным образом. Скорее всего, мозг постоянно подвержен воздействию множества слуховых раздражителей, из-за чего способность задерживать внимание на каком-то определенном звуке нарушена. Вопрос следующий: почему? Нейробиологи из Женевского университета (UNIGE) изучали механизм, лежащий в основе слуховой сенсорной фильтрации, который ранее был неизвестен. Их результаты, опубликованные в журнале eNeuro, показывают, что фильтрация начинается в самом начале обработки слуховых раздражителей, т. е. в стволе головного мозга.  Это открытие противоречит более ранним гипотезам. Тогда утверждалось, что фильтрация – это функция контроля лобной коры, которая сильно повреждена у людей, страдающих шизофренией.

Одной из основных характеристик шизофрении, которая затрагивает 0,5% населения, является трудность в приоритизации и ранжировании окружающих звуков, которые затем буквально атакуют мозг. Вот почему шизофрения диагностируется с помощью простого теста: P50. «Цель теста заключается в том, чтобы пациент услышал два одинаковых звука с интервалом в 500 миллисекунд. Затем мы измеряем активность мозга в ответ на эти два звука, используя внешнюю энцефалограмму», – объясняет Чарльз Керио, научный сотрудник отдела фундаментальных нейробиологических наук медицинского факультета Женевского университета. «Если активность мозга резко снижается при прослушивании второго звука, то все в порядке. Если же мозг активен при прослушивании обоих звуков, то это один из самых известных симптомов шизофрении».

Несмотря на широкое применение такой диагностики, функционирование слуховой сенсорной фильтрации до сих пор остается загадкой. Большинство гипотез подтверждает, что это свойство мозга обеспечивается контролем лобной коры головного мозга, расположенной в его передней части. «Эта область сильно поражена у людей, страдающих шизофренией, и она расположена в конце канала обработки звука в мозге», – объясняет д-р Керио.

Чтобы проверить эту гипотезу, неврологи из Женевы поместили внешние электроэнцефалографические электроды на мышей, которые затем подверглись тесту P50, варьируя интервалы между двумя звуками от 125 миллисекунд до 2 секунд. Результаты оказались точно такими же, как и у людей: при прослушивании второго звука наблюдалось явное снижение мозговой активности.

Затем ученые поместили внутренние электроды в корковую и подкорковую слуховые области мозга, от ствола головного мозга до лобной коры – канал обработки звуков. С мышами повторно провели тест Р50 и, вопреки первоначальной гипотезе, сформулированной учеными, исследователи заметили, что снижение внимания ко второму звуку, произошло уже в стволе головного мозга, а не только на кортикальном уровне. При этом активность мозга снизилась на 60%. «Это открытие означает, что нам придется пересмотреть понимание механизма фильтрации звуков, потому что оно демонстрирует, что эффект фильтра начинает работать именно в момент, когда мозг воспринимает звук!» – объясняет доктор Керио. А что насчет людей, страдающих шизофренией?

«В настоящее время мы проводим такое же исследование на мышах с синдромом делеции 22q11, мутацией, которая часто приводит у людей к шизофрении. Так мы можем понять, отсутствует ли фильтр в стволе головного мозга, принимая во внимание новые результаты исследований, которые мы получили», – продолжает исследователь. И это действительно так! Первые тесты на мышах с синдромом делеции 22q11 показали полное отсутствие фильтра в стволе мозга при прослушивании второго звука. Источник одного из самых распространенных симптомов шизофрении в скором будет выявлен.

Переводчик: Абрамова А.

Источник