Suppression de la souris, du son VR et du bruit cérébral

Des expériences sur des souris de laboratoire ont révélé la capacité du cerveau à supprimer le bruit acoustique au niveau du cortex auditif. David Schneider et une équipe de chercheurs de la Duke University School of Medicine et de l'Université de New York ont ​​mené une série d'expériences qui ont rapproché les scientifiques de la compréhension des mécanismes d'annulation du bruit au niveau de la perception sonore par le système nerveux central. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Nature. Les scientifiques pensent que leurs recherches aideront à comprendre comment les gens apprennent à parler et à jouer de la musique sur divers instruments, afin de déterminer la relation entre les caractéristiques de l'audition humaine et animale avec des parties spécifiques du cortex auditif. Les expériences ont utilisé une illusion auditive (réalité virtuelle) développée pour les animaux de laboratoire.







Sujet d'étude



Au cours de l'expérience, les souris ont été forcées de courir sur le simulateur, tandis que les sons de leurs pas ont été remplacés par un son dont le timbre était significativement différent de celui-ci. On sait que la source de bruit peut être à la fois l'environnement extérieur et les actions de l'individu, par exemple les pas, la parole et la respiration.



Chez l'homme, comme chez l'animal, en cours d'évolution, la capacité de supprimer les bruits de fond s'est développée, les distinguant des stimuli auditifs externes. En d'autres termes, nous préférons ne pas entendre constamment le bruit de notre respiration, mais nous écouterons plutôt le fait que pour un byaka inconnu s'élève du milieu extérieur, qu'il puisse nous manger ou, au contraire, qu'il convienne à la nourriture.



Cette capacité est devenue l'un des fondements de base de notre audition. Aujourd'hui, les circuits neuronaux du cortex auditif, qui apprennent à reconnaître les sons externes et personnels, ainsi qu'à les masquer et à les compenser dans la perception, restent mal compris, voire pire, pratiquement inconnus des neuroscientifiques.



Expérience



Les scientifiques ont utilisé 11 souris de laboratoire, formant une association de sons étrangers avec leurs pas. Pour cela, une sorte de réalité virtuelle a été créée, mais pas visuelle, mais acoustique. Les animaux ont été fixés avec leurs têtes et placés sur un tapis roulant miniature. Au rythme des pas, un enregistrement de sons spéciaux a été joué, qui ont été assignés comme accompagnement sonore aux mouvements. Le son était fondamentalement nouveau et ne ressemblait pas au bruit naturel. Dans ce cas, le nouveau stimulus du stimulus auditif a été constamment surveillé en enregistrant les changements dans le potentiel de champ local (LFP).



Au fil du temps, le cortex a cessé de répondre au stimulus, et le stimulus avec une fréquence modifiée (un changement d'une demi-octave) a été suffisamment supprimé et n'a pas provoqué une excitation aussi prononcée du tissu nerveux qu'au début de l'expérience. L'effet était clairement associé au mouvement de la souris et n'a pas été observé en son absence. Au repos, les neurones sensoriels de la zone auditive ont réagi pour tester les stimuli sonores de la même manière que pour les autres sons externes. Les capteurs ont également enregistré que les sons de test produisaient des changements plus forts dans la partie infra-granulaire du cortex que dans la partie supra-granulaire. Cette localisation de la réponse indique que ce sont précisément les neurones du cortex auditif qui participent à la suppression du bruit, et la suppression se produit en dehors des processus cognitifs, comme suggéré dans certaines hypothèses précédentes.



Confirmation de Pavlov et modèles d'évolution



Plusieurs autres expériences ont été menées pour vérifier les résultats. Les souris ont été entraînées à rechercher une récompense, qui devait commencer après deux bips différents. Comme dans la première expérience, l'un des stimuli sonores de test était associé de manière associative à l'activité motrice.



Il a été noté que le signal associé au mouvement était reconnu par le cerveau pire que celui qui ne leur était pas associé. En même temps, dans un état de repos relatif, ils reconnaissent également bien les deux signaux.



L'étude mentionne en outre l'importance évolutive de la suppression automatique du bruit. Surtout pour les souris, qui sont des victimes potentielles de divers prédateurs, et le son est l'un des indicateurs sensoriels les plus importants du danger. De nombreuses études confirment que les marqueurs auditifs de danger sont également extrêmement significatifs pour l'homme, ce qui est noté dans une étude sur l'effet psychoacoustique des basses fréquences, des travaux sur la localisation de sources sonores dans l'espace, etc.



Le système d'annulation du bruit neural chez l'homme, évidemment, remplit également des fonctions plus complexes qui sont déjà liées à une activité nerveuse plus élevée, telles que la maîtrise de la parole orale, ainsi que la maîtrise de la performance des instruments de musique. Le fait est que ce mécanisme apparemment simple est directement lié à la mémoire musicale, qui, à son tour, dispose d'un mécanisme de prédiction représentative des sons et des moyens de les extraire. C'est ce mécanisme qui permet de lier l'audition, la perception, la mémoire et les réponses motrices dans des processus aussi complexes et complexes.



Selon Schneider, «dans le processus d'apprentissage de la parole et des compétences de performance, nous prédisons les sons que nous avons l'intention d'entendre. Par exemple, avant d'appuyer sur une touche de piano. De plus (note de l'auteur), nous les comparons avec le résultat dans la réalité. Nous utilisons l'écart entre les attentes et la réalité pour ajuster les performances. Avec le temps, nous nous améliorons, car le cerveau a tendance à réduire le nombre d'erreurs. "



Comme conclusion



Les recherches de Schneider et de ses collègues démontrent une relation directe entre les capacités neurobiologiques de l'audition humaine et animale avec les mécanismes évolutifs qui influencent leur développement. Je crois qu'une étude approfondie de ces phénomènes et relations est la clé de la compréhension la plus profonde des phénomènes et des phénomènes associés à l'audition humaine.



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