Мозг слушает. Как создается осмысленный звуковой мир

Обучение в ухе, или Как далеко мы можем зайти?

Есть ли какие-нибудь данные о том, что функционирование самого уха меняется в результате тренировки или под действием других форм эфферентных сигналов? Прежде чем я отвечу на этот вопрос, позвольте сообщить вам нечто из ряда вон выходящее. Ухо умеет производить звуки (представьте себе, что ваши глазные яблоки производят свет!).

Во внутреннем ухе (улитке) есть внутренние и внешние волосковые клетки. Внутренние волосковые клетки занимаются трансдукцией движения в электричество в слуховом нерве. А какую роль играют внешние волосковые клетки, численность которых в три раза больше численности внутренних клеток? Эти суперрецепторы находятся на получающем конце идущих от мозга эфферентных путей. Это чрезвычайно сложные структуры, способные самостоятельно двигаться[86], и их движения используются для модификации сообщений, передаваемых внутренними клетками мозгу. Например, увеличение усиления тихих звуков и уменьшение усиления громких звуков увеличивает диапазон интенсивности звука, который мы способны услышать. Ухо слушает мозг.

Движения внешних волосковых клеток создают ощутимые звуки, которые удается регистрировать с помощью крохотного микрофона в слуховом канале. Эти звуки, скучно называемые отоакустической эмиссией (ОАЭ), могут индуцироваться звуковыми стимулами[87]. ОАЭ имеет место лишь в том случае, если ухо “слышит” на частоте этих звуков. Это открытие революционизировало новую область слухового скрининга. Теперь есть возможность за несколько секунд определить, реагирует ли ухо на звуки в диапазоне важных для коммуникации частот.

Тот факт, что ухо создает звуки и делает это с помощью структур, находящихся под влиянием эфферентного контроля, усиливает значение сигнальных путей от мозга к уху. Это также обеспечивает удобную возможность наблюдать за тем, как мозг общается с ухом.

И вот как он это делает. Сначала в результате попадания звука, скажем, в правое ухо возникает отоакустическая эмиссия. Возвращающиеся из внутреннего уха звуки составляют базовую активность улитки. Затем вы повторяете процесс, одновременно направляя громкий шумовой сигнал в левое ухо: “шшшшш” белого шума вполне подходит. Получая сигнал о том, что левое ухо слышит шум, мозг действует на оба уха, приказывая внешним волосковым клеткам улитки охладить свой пыл и уменьшить усиление, чтобы защитить уши от шума[88]. И это видно по величине ОАЭ. Таким образом, мозг осуществляет контроль вдоль всего пути обработки сигнала вплоть до самой первой стадии.

Мозг влияет на уши и другим образом. Во-первых, величина ОАЭ снижается при повреждении или электрической стимуляции слуховой коры[89]. Во-вторых, если человека просят обращать внимание на звук, а не просто расслабиться, величина ОАЭ изменяется, что вновь указывает на эфферентный контроль активности улитки[90]. В-третьих, музыканты с длительным звуковым опытом имеют выраженные сигналы ОАЭ и, вероятно, более тонко настроенную улитку, чем люди, не занимающиеся музыкой[91]. В-четвертых, величина ОАЭ зависит от того, видите ли вы изображение говорящего человека или только слышите голос без изображения[92]. Таким образом, обработка звука в мозге и даже исходный эпителий, воспринимающий звук (улитка), имеют целую эфферентную инфраструктуру, строго контролирующую этот процесс.