Специалисты по нейробиологии из НИУ ВШЭ и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН доказали, что мозг подсознательно отличает даже очень похожие звуковые сигналы во время пассивного слушания. Ученые предполагают, что результаты исследования могут помочь в диагностике пациентов, которые не способны активно реагировать на стимулы, например, при болезни Альцгеймера, Паркинсона, в состоянии комы.
Неосознанное восприятие звуков: мы слышим разницу, даже если не слушаем / ©Getty images
Исследование опубликовано в журнале Neuropsychologia. Наша слуховая система способна распознавать звуки на подсознательном уровне. Мозг отличает даже очень похожие звуки, но эти отличия не всегда осознаются человеком. Именно этот факт продемонстрировали авторы нового нейробиологического исследования, посвященного восприятию звуков при пассивном слушании — в ситуации, когда человек не пытается намеренно услышать различия.
Для этого провели эксперимент с участием 20 здоровых добровольцев. Испытуемые слушали звуки, а исследователи с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) измеряли отклик мозга на предъявляемые стимулы. Звуки были настолько похожи, что осознанно испытуемые могли отличить их лишь с вероятностью 40 процентов.
Сначала добровольцы слушали последовательности из трех звуков, где один звук повторялся часто, а два других появлялись редко. Участники должны были нажимать на клавишу, если они улавливали разницу в звуках. Далее, уже в режиме пассивного слушания, те же звуки появлялись в более сложно организованных последовательностях. Это были группы из пяти одинаковых звуков и группы, где пятый звук отличался.
В эксперименте использовалось два типа звуковых последовательностей: с нарушением локальной регулярности и с нарушением глобальной регулярности. В первом типе часто повторялись группы из одинаковых звуков и редко случайным образом возникала группа с другим звуком на конце. Во втором типе, наоборот, часто встречались группы с отличным звуком на конце и редко — группы из одинаковых звуков.
Распознавание этих двух типов звуковых последовательностей требует внимания разных уровней. Мозг на них реагирует по-разному, и ЭЭГ регистрирует разные типы потенциалов. Нарушение локальной регулярности может распознаваться без направленного внимания и вызывает потенциалы негативности рассогласования (НР) и P3a. Нарушение глобальной регулярности требует концентрации и вызывает потенциал P3b, отражающий более высокий уровень сознания.
Эти потенциалы регистрировали и в более ранних экспериментах с применением той же методологии. Отличие работы ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН в том, что они использовали трудноразличимые звуки. В других исследованиях стимулы (звуки или изображения) можно было распознать со 100-процентной вероятностью.
«Мы усложнили звуковую последовательность, предположив, что это упростит распознавание звуков. Мы бы увидели это по увеличению амплитуды потенциалов. Но результат получился неожиданным. Вместо потенциала P3b при нарушении глобальной регулярности возникал потенциал N400. Он связан с осознанной обработкой информации, однако может возникать и при непроизвольном внимании.
Появление этого потенциала свидетельствует о процессе скрытого, неосознанного обучения, которое постоянно происходит в нашей жизни», — комментирует Ольга Мартынова, руководитель исследования, старший научный сотрудник Института когнитивных нейронаук и академический руководитель программы «Когнитивная нейробиология» НИУ ВШЭ.
Появление потенциала N400 подтверждает одну из существующих теорий, объясняющих работу сознания. Согласно теории предсказательного кодирования, мозг создает модель окружающей среды на основании собственного опыта и опирается на предсказания для оптимизации своей работы. Если он сталкивается с опытом, противоречащим предсказаниям, картина мира обновляется. Этот процесс лежит в основе имплицитного (неосознанного) обучения и связан со стремлением минимизировать ошибки предсказаний для лучшей адаптации и быстрой реакции на изменения в окружающем мире.
Результаты работы важны как для фундаментальной науки, поскольку служат доказательством модели предсказательного кодирования, так и для возможного применения в клинических исследованиях. Например, с помощью потенциалов P3b и N400 можно оценить уровень сознания пациентов, которые не способны активно реагировать на стимулы (при болезни Альцгеймера, Паркинсона, в состоянии комы и др.). Исследователи готовы привлекать добровольцев к своей работе, в случае заинтересованности напишите на электронную почту: omartynova@hse.ru
