Ученые выяснили, почему свои шаги звучат тише

Трое исследователей из Нью-Йоркского университета и Университета Дьюка (штат Северная Каролина) составили карту нейронной активности, благодаря которой мыши не обращают внимания на звук собственных шагов.

Собственные шаги воспринимаются иначе, чем шаги окружающих: эта способность мозга игнорировать «свои» звуки (в том числе вокализацию) требует сложной системы распознавания и запоминания «собственных» звуков. «Способность предугадывать звуки, издаваемые самим объектом при движении, и отличать их от звуков окружающей среды очень важна для нормального функционирования животного, но как мозг учится предсказывать и распознавать, а затем игнорировать «свои» звуки, до сих пор оставалось загадкой», — рассказывает один из авторов исследования Дэвид Шнайдер (David Schneider).

Чтобы разгадать загадку, Шнайдер и его коллеги создали «акустическую виртуальную реальность» — пространство, в котором лабораторные мыши вместо звука собственных шагов слышали аудиозапись, синхронизированную с их движениями. Пока мыши бегали по дорожке и слушали звуки, ученые наблюдали за активностью их мозга. Способность отделять собственные звуки от звуков окружающей среды особенно важна для грызунов и других животных, стоящих внизу пищевой цепочки, отмечают авторы работы: чтобы выжить, они должны услышать хищника, а для этого полезно не обращать внимания на шорох, производимый собственными лапками.

Оказалось, что мышиный мозг быстро адаптируется к перемене «саундтрека»: в течение недели после начала эксперимента мыши переставали обращать внимание на звуки, которые им проигрывали. В процессе привыкания к новым звукам усиливалась активность ингибиторных нейронов слуховой коры, что снижало интенсивность реакции коры на аудиозапись, но только тогда, когда запись проигрывалась во время движения животного. Если мышь сидела на месте, звук вызывал нормальную активацию соответствующих нейронов. Мыши продемонстрировали способность быстро ассоциировать новый звук с собственным движением и игнорировать его; это позволило животным различать звуки, которые прежде воспринимались ими как фон.

Умение предсказывать и подавлять «свои» звуки важно и для людей: мы пользуемся этой способностью, когда учимся говорить или играем на музыкальных инструментах. «Когда мы учимся говорить или играть на пианино, то предсказываем звук, который собираемся издать, и сравниваем результат с тем, что получается на деле. Если результат не соответствует ожиданиям, мы меняем способ извлечения звука. С каждым разом получается все лучше, потому что мозг стремится минимизировать усилия», — поясняет Шнайдер.

Если нервные цепочки, ответственные за предсказание звуков, слишком активны, возникают слуховые галлюцинации: как, например, при шизофренических расстройствах. Изучив нормальный процесс предугадывания звуков — как в случае со звуками собственного движения, — Шнайдер и его коллеги рассчитывают лучше понять, как работает мозг при психических расстройствах.

Статья опубликована в журнале Nature.