Мозок сліпих людей пристосовується до загострення слуху, показує дослідження

Дослідження показали, що люди, які народилися сліпими або осліпли на ранніх стадіях життя, часто мають більш тонке почуття слуху, особливо це стосується музичних здібностей та відстеження рухомих предметів у просторі (уявіть, що вони перетинають жваву дорогу лише за допомогою звуку). Десятиліттями вчені задавалися питанням, які зміни в мозку можуть лежати в основі цих посилених слухових здібностей.

Зараз пара дослідницьких робіт, опублікованих за тиждень 22 квітня від Університету Вашингтона - одна в Journal of Neuroscience, інша в Proceedings of the National Academy of Sciences - використовує функціональну МРТ для виявлення двох відмінностей мозку сліпих людей, які можуть нести відповідальність за свої можливості краще використовувати слухову інформацію.

"Існує така ідея, що сліпі люди чудово справляються зі слуховими завданнями, тому що вони повинні пробиватися у світ без візуальної інформації. Ми хотіли дослідити, як це відбувається в мозку", - сказала Іоне Файн, професор психології та професора UW старший автор обох досліджень.

Замість того, щоб просто шукати, які частини мозку були найбільш активними під час прослуховування, обидва дослідження досліджували чутливість мозку до тонких відмінностей у слуховій частоті.

"Ми вимірювали не те, як швидко нейрони вистрілюють, а те, наскільки точно популяції нейронів представляють інформацію про звук", - сказала Келлі Чанг, аспірантка кафедри психології UW і головний автор у журналі Journal of Neuroscience.

Це дослідження показало, що в слуховій корі люди, які сліпі, виявляли вузьку нейронну "настройку", ніж зіркі, виявляючи невеликі відмінності в частоті звуку.

"Це перше дослідження, яке показало, що сліпота призводить до пластичності слухової кори. Це важливо, оскільки це ділянка мозку, яка отримує дуже схожу слухову інформацію у сліпих і слабозорих людей", - сказав Файн. "Але у незрячих людей із звуку потрібно витягувати більше інформації - і, як видається, цей регіон розвиває розширені можливості.

"Це дає елегантний приклад того, як на розвиток здібностей дитячого мозку впливає середовище, в якому вони виростають".

У другому дослідженні було розглянуто, як мозок людей, які народилися сліпими або стали сліпими на початку життя - іменованих як "рано-сліпих" осіб - представляють рухомі об'єкти в просторі. Дослідницька група показала, що область мозку, яка називається hMT + - яка у зорових людей відповідає за відстеження рухомих зорових об'єктів - показує нейронні реакції, що відображають як рух, так і частоту слухових сигналів у сліпих людей. Це свідчить про те, що для сліпих людей область hMT + набирається, щоб грати аналогічну роль - відстеження рухомих слухових об’єктів, таких як машини, або слідів людей навколо них.

У роботі в Journal of Neuroscience брали участь дві команди - одна в UW, друга в Оксфордському університеті, Великобританія. Обидві команди вимірювали нейронні реакції у учасників дослідження, в той час як учасники слухали послідовність тонів, подібних до азбуки Морзе, які відрізнялися за частотою, коли апарат fMRI реєстрував мозкову активність. Дослідницькі групи виявили, що у сліпих учасників слухова кора більш точно представляла частоту кожного звуку.

"Наше дослідження показує, що мозок сліпих людей краще представляє частоти", - сказав Чанг. "Для зорової людини точне представлення звуку не так важливо, оскільки у них є зір, який допомагає їм розпізнавати предмети, тоді як сліпі особи мають лише слухову інформацію. Це дає нам уявлення про те, які зміни в мозку пояснюють, чому сліпі люди краще вибирати і ідентифікувати звуки в навколишньому середовищі ".

Дослідження Національної академії наук досліджували, як "вербування" мозку в області hMT + може допомогти незрячим людям відстежувати рух предметів за допомогою звуку. Учасники ще раз прослухали тони, що відрізнялися за слуховою частотою, але цього разу тони звучали так, ніби вони рухаються. Як було виявлено в попередніх дослідженнях, у сліпих людей нервові реакції в області hMT + містили інформацію про напрямок руху звуків, тоді як у зрячих учасників ці звуки не виробляли значної нервової активності.

Використовуючи різні за частотою звуки, дослідники могли продемонструвати, що у сліпих людей область hMT + була селективною щодо частоти, а також руху звуків, підтверджуючи думку про те, що ця область може допомогти сліпим людям відстежувати рухомі об'єкти в просторі.

"Ці результати свідчать про те, що рання сліпота призводить до того, що зорові області набираються для вирішення слухових завдань відносно складним способом", - сказав Файн.

Це дослідження також включало двох суб'єктів відновлення зору - осіб, які були сліпими з дитинства до дорослого віку, коли зір було відновлено за допомогою хірургічного втручання в зрілому віці. У цих осіб область hMT +, здавалося, виконувала подвійну мету, здатну обробляти як слуховий, так і зоровий рух. Включення людей, які раніше мали вади зору, дає додаткові докази того, що ця пластичність мозку відбувається на початку розвитку, сказав Файн, оскільки результати показують, що їх мозок перейшов до слухової обробки в результаті їх ранньої життєва сліпота, але зберігає ці здібності навіть після відновлення зору в зрілому віці.

За словами Файна, це дослідження розширює сучасні знання про те, як розвивається мозок, тому що команда не тільки розглядала, які ділянки мозку змінюються внаслідок сліпоти, але також вивчала, які саме зміни - зокрема, чутливість до частоти - може пояснити, як ранні сліпі люди розуміють світ. Як описав це один із учасників дослідження: "Ти бачиш очима, я бачу вухами".

Обидва дослідження фінансували Національний інститут очей та Національний інститут охорони здоров’я. Співавторами дослідження "Праці Національної академії наук" стали Елізабет Хубер з UW та Фанг Цзян з Університету Невади, Ріно. Дослідження Journal of Neuroscience були співавторами Чанга та Хубера, а також Івана Альвареса, Аарона Хандла та Холлі Брідж з Оксфордського університету.