Американские нейробиологи провели уникальные исследования на мышах, чтобы выяснить, почему эти млекопитающие не слышат звуков собственных шагов. Для понимания того, в чем состоит полезность этих опытов для человека, достаточно вспомнить, что год назад ученые США пересадили клетки человеческого мозга грызунам, и те прижились.
Клетки мозга человека и мыши «ужились»
Публикация об имплантации клеток мозга человека подопытным мышам появилась в авторитетном научном журнале Nature Biotechnology в апреле текущего года. В ссылке под материалом говорится, что эта статья коллектива ученых из лабораторий генетики и молекулярной нейробиологии калифорнийского Института биологических исследований, биологического факультета Государственного Университета Сан-Диего и нью-йоркского медколледжа Альберта Эйнштейна поступила в редакцию еще летом прошлого года – то есть, опыты производились задолго до выхода этой статьи с мудреным названием «Модель функциональных и васкуляризированных органоидов человеческого мозга в естественных условиях».
В данном материале говорится, что американскими биологами были лабораторным способом выращены и пересажены мышам клетки человеческого мозга. Менее чем через год прижившиеся имплантанты развились до такой степени, что по своей структуре и зрелости их можно было сравнить с мозгом только что родившегося ребенка. В поведении таких мышей, впрочем, пока ничего отличного от повадок не оперированных собратьев-грызунов замечено не было.
В чем состоит принцип шумоподавления
Профессор нейробиологии частного исследовательского университета (так называемого Университета Дьюка) в Северной Каролине Ричард Муни простым языком объясняет этот феномен так: «Для того, чтобы мышь слышала звуки приближающейся кошки лучше, чем она слышит звуки, издаваемые ее собственными шагами, мозг мыши имеет встроенную схему шумоподавления. Здесь задействована прямая связь между участками коры головного мозга, отвечающими за двигательную активность и нервными клетками, влияющими на слух, то есть, слуховая кора как бы «говорит»: «Мы сейчас бежим, не обращайте внимания на звук своих шагов».
Исследователями университетов Нью-Йорка и Дьюка составлена карта нейронной активности, способствующей тому, что грызуны передвигаются, не реагируя на издаваемые при этом звуки. По мнению соавтора результатов этого исследования доцента Нью-Йоркского университета Дэвида Шнайдера, ученым долго не удавалось распознать природу способности живых существ предугадывать и дифференцировать свои звуки при движении, отличая их от шагов другого и при этом не обращая внимания на собственные. Вместе с тем, убежден Шнайдер, данная поведенческая особенность принципиально важна для того чтобы организм животного нормально функционировал: в первую очередь особь должна слышать поступь охотящегося за ним хищника, а не свои шаги.
Слышали не себя, а фон
Американские исследователи в ходе опытов над грызунами искусственно «выключили» их из акустической реальности, заменив ее с помощью спецприборов на виртуальную – мыши не слышали своих шагов, звуки которых заменила аудиозапись-синхронизатор движений. Ученые тем временем следили за работой мозга подопытных четвероногих.
Быстрая адаптация мозга мышей к новому состоянию привела к тому, что спустя 7 дней грызуны уже не реагировали на отсутствие звуков собственных шагов. Синхронизированные звуки, ассоциируемые мышами с собственным движением, грызуны также стали игнорировать. Вместе с тем мышиный мозг научился различать фоновые звуки, прежде не замечаемые этими млекопитающими.
Кому и зачем это все надо
Шнайдер напоминает, что способность предсказывания и подавления «своих» звуков у нас формируется с детства – к примеру, когда ребенок начинает произносить первые слова или же при осваивании дебютантом того или иного музыкального инструмента: в сознании человека формируется осознание того, каким должно быть нужное звучание. При несовпадении конечного результата с ожидаемым подбираются другие способы звукоизвлечения. Этот процесс со временем совершенствуется, поскольку мозг минимизирует усилия.
Чрезмерная активность нейронных цепей, отвечающих за «звукопредсказание», приводит к слуховым галлюцинациям, свойственным, к примеру для шизофреников. Опыты с шумоподавлением, проведенные американскими учеными, возможно, помогут понять специфику работы мозга психически больных людей.