Как мы слышим? Кто-то скажет: ушами. Но уши — только входное отверстие для звука. Слышат (как, собственно, и видят, осязают и обоняют) люди мозгом. Чтобы разобрать слова в море других звуков, сопоставить их с ранее приобретенным опытом и наконец понять смысл, требуется слаженная работа многих нейронов коры головного мозга. Новые подробности о том, как устроен этот процесс, узнали нейробиологи из Беркли.
Как мозг понимает то, что мы слышим?

Фильтрация звука происходит в несколько этапов. Сначала периферийные нейроны раскладывают весь поток звуковых волн на простые составляющие, затем другие нейроны работают как набор фильтров, которые сортируют звук по спектру — комплексной характеристике, в которой учитываются и амплитуда волны, и ее частота.

Процесс разложения всех звуков, которые слышит ухо — это восходящий путь. Есть еще и нисходящий — это распознавание осмысленных сигналов, например слов. Как оно происходит, менее понятно, чем то, как мозг обрабатывает входящие аудиоданные. Известно, например, что приобретенный недавно опыт помогает распознать в шуме звуки, которые человек, не имеющий соответствующего опыта, не слышит или не понимает. Значит, звук интерпретируется сквозь призму того, что человек слышал и понимал ранее.

Группа нейрологов из университета Беркли решила выяснить, как именно приобретенный опыт «настраивает» нейроны на распознавание звуков. Для этого участникам эксперимента давали прослушать специально подготовленную запись. Сначала человек слышал фразу на английском, на которую искусственно наложили много помех. Разобрать, что говорит диктор, было невозможно. Затем та же фраза проигрывалась уже без помех. В третий раз человек снова слышал искаженную запись, но в ней отчетливо различал слова. Во время прослушивания ученые фиксировали активность отдельных нейронов, ответственных за обработку звуковой информации, при помощи ЭЭГ.

Только зная слова песни можно расслышать их на концерте. Только зная слова песни можно расслышать их на концерте.

Исследование оказалось не из тех, которые отвечают на большие вопросы науки, а из тех, которые показывают, как много предстоит изучить. Активность нейронов, которые наблюдали ученые, показала, как опыт мгновенно меняет способ обработки звука в мозге. Подтвердилось, что восприятие звука (как, впрочем, и запахов, и цвета) — динамичный процесс, который постоянно меняется под воздействием очень многих факторов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.