Επιλογή ήχων: Πώς ο εγκέφαλος επιλέγει τι να ακούσει

Πώς μπορούμε – χωρίς καμία αξιοπρόσεκτη προσπάθεια – να ακούσουμε μια συνομιλία φίλων σε μια γεμάτη καφετέρια ή να ακολουθήσουμε τη μελωδία ενός βιολιού μέσα σε μια ορχήστρα; Τη θαυμάσια αυτή ικανότητα του εγκεφάλου κατάφεραν να καταλάβουν για πρώτη φορά οι επιστήμονες.

Ειδικότερα, μια ομάδα με επικεφαλής τους επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon και στο Birkbeck του Πανεπιστημίου του Λονδίνου έχει αναπτύξει μια νέα προσέγγιση για το πώς ο εγκέφαλος ξεχωρίζει ένα συγκεκριμένο ρεύμα ήχου από άλλους αποσπασματικούς ήχους.

Με τη χρήση μιας νέας πειραματικής προσέγγισης, οι επιστήμονες μη-επεμβατικά χαρτογράφησαν τη διαρκή ακουστική επιλεκτική προσοχή στον ανθρώπινο εγκέφαλο!

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Journal of Neuroscience, έχει καθοριστική σημασία για την παρακολούθηση της μείωσης στην προσοχή των ακουστικών ικανοτήτων λόγω της γήρανσης, ασθενειών ή εγκεφαλικών τραυμάτων και τη δυνατότητα παρεμβάσεων για την ενδεχόμενη διόρθωση ή πρόληψη των προβλημάτων ακοής.

“Τα ελλείμματα στην ακουστική επιλογή μπορούν να συμβούν για πολλούς λόγους – διάσειση, εγκεφαλικό επεισόδιο, αυτισμό ή ακόμη και υγιή γήρανση. Κυρίως όμως οι νευρωνικοί μηχανισμοί είναι υπεύθυνοι για τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος μπορεί να επιλέξει τι να ακούσει », δήλωσε ο Lori Holt, καθηγητής ψυχολογίας στο Κολλέγιο Ανθρωπιστικών και Κοινωνικών Επιστημών του Dietrich της CMU και μέλος του ΔΕΠ του Κέντρου Νευρωνικής Βάσης της Γνώσης (CNBC).

Για να προσδιοριστεί ο τρόπος με τον οποίο ο εγκέφαλος μπορεί να ακούει σημαντικές πληροφορίες σε διαφορετικές περιοχές ακουστικών συχνοτήτων – όπως και η προσοχή στα πρίμα ή τα μπάσα σε μια μουσική εγγραφή – οκτώ ενήλικες άκουσαν μια σειρά από σύντομες μελωδίες και αγνόησαν ένα άλλο αποσπασματικό μουσικό κομμάτι, ανταποκρινόμενοι όταν άκουγαν την επανάληψη της μελωδίας.

Για να καταλάβουμε πώς η προσοχή στις μελωδίες άλλαξε την ενεργοποίηση του εγκεφάλου, οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν έναν βασικό τρόπο με τον οποίο οι ηχητικές πληροφορίες αναπτύσσονται στην επιφάνεια, ήτοι στον φλοιό του εγκεφάλου.

Ο φλοιός περιέχει πολλούς «τονοτοπικούς» χάρτες ακουστικής συχνότητας, όπου κάθε χάρτης αντιπροσωπεύει συχνότητα, με χαμηλές συχνότητες στο ένα άκρο, πηγαίνοντας ψηλά όσο πλησιάζουμε στο άλλο άκρο.

Αυτοί οι χάρτες συγκεντρώνονται σαν κομμάτια ενός παζλ στο πάνω μέρος των κροταφικών λοβών του εγκεφάλου.
Όταν οι άνθρωποι υπό τον σαρωτή μαγνητικής τομογραφίας άκουσαν τις μελωδίες σε διαφορετικές συχνότητες, ενεργοποιήθηκαν τα μέρη των χαρτών που συντονίστηκαν με αυτές τις συχνότητες.

Αυτό που εκπλήσσει ήταν ότι η προσοχή απλώς σε αυτές τις συχνότητες ενεργοποίησε τον εγκέφαλο με πολύ παρόμοιο τρόπο – όχι μόνο σε λίγους πυρήνες, αλλά και σε μεγάλο μέρος του φλοιού, όπου είναι γνωστό ότι οι ηχητικές πληροφορίες φθάνουν και υποβάλλονται σε επεξεργασία.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν στη συνέχεια μια νέα τεχνική απεικόνισης εγκεφάλου υψηλής ανάλυσης για να δούνε πώς ενεργοποιείται η ακοή ή απλά δίδεται προσοχή σε διαφορετικές συχνότητες που σχετίζονται με άλλο βασικό χαρακτηριστικό του εγκεφάλου τη μυελίνωση.

Η μυελίνη είναι η «ηλεκτρική μόνωση» του εγκεφάλου και οι περιοχές του εγκεφάλου διαφέρουν πολύ από το πόση μόνωση μυελίνης τυλίγεται γύρω από τα τμήματα των νευρώνων που μεταδίδουν πληροφορίες.

Συγκρίνοντας τους χάρτες συχνότητας και μυελίνης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ήταν πολύ σχετικοί σε συγκεκριμένες περιοχές: αν υπήρχε αύξηση της ποσότητας μυελίνης σε ένα μικρό κομμάτι φλοιού, παρατηρήθηκε επίσης αύξηση του κατά πόσο ισχυροί νευρώνες είχαν προτίμηση σε συγκεκριμένες συχνότητες.