研究人员观察听觉神经元的活跃作用
脑干中的细胞负责声音定位,比较两耳的信号,并在比较时暂停。鲁汶听觉神经生理学实验室的研究人员证明了这一点,他们是第一个在蒙古沙鼠身上获得这些细胞的输入和输出电信号的人。
我们怎么知道a在空间中的位置声音来源在哪里?我们的大脑通过计算到达我们两个人的信号之间的差异来计算它的位置耳朵.听觉神经生理学实验室的菲利普·乔里斯教授说:“右耳的声音会传到你的两只耳朵,但右耳的声音会比左耳的声音更早到达,也更强烈。我们的大脑计算并解释两耳之间的强度和到达时间的差异。人类对时差特别敏感:我们可以检测到比千分之一秒小100倍的差异。”
声音会刺激我们内耳的蜗牛状耳蜗,耳蜗通过听觉神经将电脉冲传递给脑干细胞,这些细胞反过来比较两只耳朵的声音。脑干包含一系列高度特化的细胞,每个细胞都偏爱特定的时间差。例如,一个细胞可能对同时传到我们两侧耳朵的正前方的声音做出反应,而另一个细胞可能对我们一侧的声音做出反应,这些声音到达耳朵的时间差为半毫秒。根据哪个细胞处于活动状态,我们就能知道声源在空间中的位置。但细胞如何计算这个时间差一直是一个猜想的问题,因为研究脑干中的这些细胞非常困难。”
到目前为止,人们认为这些细胞起着巧合探测器的作用。再想象一下在你的右边有一个声音:你的右耳先听到声音,左耳稍晚一点听到。人们通常认为,在从耳朵到脑干细胞的过程中,这种时间差得到了补偿,例如,通过减缓来自右耳的信号,这样来自两只耳朵的信号就会巧合地到达脑干细胞,然后脑干细胞就会发射出电脉冲。
在他的博士研究期间,汤姆·弗兰肯博士第一次成功地验证了这一假设,他把一个细电极插入大脑的细胞中脑干记录它们进出的信号。他观察到,当刺激他们的首选时差,输入的信号不一定是一致的。这些细胞可以从一侧接收信号,稍晚一点从另一侧接收信号,然后才发射电脉冲。“这些细胞会暂停并记住被一只耳朵激活,并可以等待来自另一只耳朵的信号,然后再发出信号电脉冲.换句话说,就是这些细胞在时间比较中比想象中更积极的作用。”
这项基础性研究对助听器和人工耳蜗的发展具有重要意义。根据Joris的说法:“这些听觉假体为听力障碍患者带来了一场革命,但它们还远远不够完美。患者在定位声源和过滤背景声音方面遇到严重困难,在这些任务中,检测耳朵之间的微小时间差是关键因素。这项对沙鼠的研究帮助我们了解大脑是如何完成这些任务的。”
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