Вопрос микросекунды: как мозг локализует звуки

Чтобы определить локализацию звука, особенно низкочастотного, млекопитающие должны воспринимать минимальные различия в сроках приёма сигнала между двумя ушами. Исследователи Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU)  описали уникальную особенность нейронов, ответственных за эту задачу. Работа опубликована в PNAS.

audotpry-processing-timing-neurosciencenews

Илл: Neurosciencenews

В слуховой системе млекопитающих звуковые волны, попадающие на барабанную перепонку уха, преобразуются в электрические сигналы с помощью сенсорных волосковых клеток и передаются по слуховому нерву в ствол мозга. Пространственная локализация источников звука ­– сложная задача для системы, поскольку зависит от разницы между временем попадания акустического раздражителя на оба уха. Ухо, которое находится ближе к источнику, получает сигнал раньше. Но поскольку этот интервал составляет буквально несколько микросекунд, его обработка требует исключительной точности.

До того, как клетки слухового ствола мозга смогут определить разницу во времени, к ним поступают сигналы от обоих ушей через химические синапсы, соединяющие их с сенсорными нейронами. В зависимости от интенсивности синапсы сами могут дать разную степень задержек в передаче сигнала. Команда LMU, однако, определила путь, в котором синапсы реагируют с минимальной и постоянной задержкой.

«Действительно, длительность задержки остается постоянной, даже когда уровень активации изменён, и это жизненно важно для точной обработки временных различий в сигнале от двух ушей», – объясняет Бенедикт Гроте (Benedikt Grothe), руководитель работы.

Также исследователи подтверждают, что конкретная особенность обтекания сигнал-передающих волокон – аксонов – по разрывной мембране оболочки коррелирует с постоянством синаптической задержки в пути. Они обнаружили, что эти аксоны особенно плотные и что их упаковка имеет весьма необычную модель для обеспечения быстрой передачи сигнала. Это и есть то важное условие для точного измерения минимальных временных разниц. Обе функции наблюдаются у млекопитающих, воспринимающих низкочастотные звуки – например, песчанок. Но не у мышей, которые слышат только высокие частоты.

«Наша работа подчеркивает тот факт, что нервные клетки и нейронные цепи анатомически и физиологически адаптированы для специфики их биологических функций. Мы предполагаем, что все млекопитающие, которые способны воспринимать низкочастотные звуки, используют эти структурные приспособления», – говорит доктор Майкл Пецка (Michael Pecka), один из авторов работы.

Текст: Любовь Пушкарская

Input timing for spatial processing is precisely tuned via constant synaptic delays and myelination patterns in the auditory brainstem by Annette Stange-Marten, Alisha L. Nabel, James L. Sinclair, Matthew Fischl, Olga Alexandrova, Hilde Wohlfrom, Conny Kopp-Scheinpflug, Michael Pecka, and Benedikt Grothe in PNAS. Published online May 2017

doi:10.1073/pnas.1702290114

pnas

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *