Современные ученые заинтересовались вопросом взаимосвязи нашего голоса с работой мозга. Эти исследования могут пролить свет на различные речевые проблемы, в том числе на эффективное лечение заикания. Чтобы глубже проникнуть в тайны работы механизма речи, специалисты активно изучают особенности летучих мышей.
На изображении, расположенном ниже, можно увидеть, что различные нейронные сигналы, связанные с вокализацией, возникают через пластинки лобной коры (слева) и предшествуют двум типам звуков (справа), издаваемым летучими мышами вида Carollia perspicillata. Звуки изображены на картинке в виде цветовых частотно-временных представлений. Пример социального зова показан в правом верхнем углу, а механизм работы эхолокации изображен в правом нижнем углу.
Ученые не просто так выбрали летучих мышей для исследования механизмов речи. Эти существа славятся своей точной навигацией на основе сонара. Они пользуются своим крайне чувствительным слухом для быстрой ориентации в пространстве, испуская ультразвуковой шум, который позволяет получить изображение окружающего пространства на основе эффекта эха.
Например, короткохвостая летучая мышь вида Carollia perspicillata находит с помощью этой системы эхолокации фрукты, которые являются ее любимой пищей. Помимо этого, летучие мыши также умеют пользоваться своим голосом в немного более глубоком диапазоне частот, чтобы общаться с другими представителями своего вида. Для этой цели у короткохвостых летучих мышей есть вокальный диапазон, который обычно встречается только у певчих птиц и человека. Так же, как и мы, эти животные производят звуки посредством гортани.
Как мозг управляет голосом?
Совместно с другими членами своей команды нейробиолог Хулио Хехаваррия из Германии исследовал активность мозга, возникающую перед началом воспроизведения звуков у короткохвостых летучих мышей. Ученым удалось опознать группу нервных клеток, которые проводят сигнал от лобной доли до полосатого тела во внутренней части мозга. Когда эта нейронная схема запускает сигналы определенного ритма, летучая мышь издает различные звуки. Это происходит примерно долю секунды после получения сигнала от лобной доли. По типу ритма можно понять будут ли летучие мыши использовать эхолокацию или начнут осуществлять коммуникационные вокализации.
Специальная компьютерная программа
Так как сделать прогноз в течение доли секунды в реальном времени не представляется возможным, франкфуртские исследователи подготовили компьютерную программу для проверки своей гипотезы. Она анализировала параллельно записанные звуки и нейронный ритм и делала прогнозы, ориентируясь на разнице в ритмах.
Результаты показали, что в своих прогнозах предстоящей эхолокации компьютер был прав примерно в 80 % случаев. Предсказания были особенно точными при работе с сигналами от лобной доли, той области, которая помимо других функций, у людей была связана с обдумыванием будущих действий. Однако, к сожалению, предсказания вероятности будущей вокализации коммуникации были совсем не такими точными.
У всех млекопитающих сходная система управления речевым центром
Немецкие ученые с уверенностью утверждают, что ритмы, которые они наблюдали в мозге летучей мыши, очень схожи с нервными ритмами и в человеческом мозге. Это доказывает, что ритмы мозга имеют связь с производством звуков у всех млекопитающих в целом.
На пути к решению речевых проблем
Хулио Хечаваррия, руководитель эксперимента, подчеркнул: "На протяжении более 50 лет летучие мыши служили отличной моделью для изучения процесса обработки мозгом слуховых раздражителей. Благодаря этим животным мы впервые смогли показать, как отдаленные области мозга у летучих мышей связываются друг с другом во время процесса вокализации.
В то же время нам известно, что именно такие мозговые связи нарушаются у людей, которые, например, заикаются из-за влияния болезни Паркинсона или издают непроизвольные звуки в следствии синдрома Туретта. Мы верим в то, что, продолжая изучать вокальное поведение летучих мышей, мы можем способствовать лучшему пониманию течения этих заболеваний у человека. Наша цель найти возможность лечения речевых проблем".
