Co łączy ludzi, makaki i świnki morskie? Podobna reakcja mózgu na dźwięki mowy

Odpowiedzi mózgu na dźwięk są nazywane odpowiedziami podążania za częstotliwością (frequency-following responses, FFR). Naukowcy mogą rejestrować je za pomocą małych elektrod, umieszczanych na skórze głowy. Najczęściej wykorzystuje się je do szybkiej oceny zdolności słyszenia dziecka i wykrywania wielu potencjalnych zaburzeń mowy i języka, takich jak dysleksja czy autyzm. Metoda ta ma jednak poważną wadę - brakuje jej szczegółowości.

- Te testy mogą nam tylko powiedzieć, że coś jest nie tak - ale nie wiemy, co to dokładnie jest - stwierdził współautor badań Bharath Chandrasekaran ze Szkoły Nauk o Zdrowiu i Rehabilitacji, podlegającej pod Uniwersytet w Pittsburghu. - Zrozumienie źródła i mechanizmu powstawania FFR pozwoliłoby na opracowanie specyficznych markerów zaburzeń mowy, co miałoby zasadnicze znaczenie dla poprawy diagnostyki klinicznej deficytów przetwarzania słuchowego - dodał.

FFR - które mózg interpretuje i na które reaguje - mają potencjał, aby uzupełnić badania przesiewowe słuchu u noworodków. Jeśli mózg dziecka wytwarza odpowiedź na odtwarzany dźwięk, oznacza to, że ścieżka neuronalna łącząca ucho z korą mózgową jest rozwinięta i funkcjonalna.

FFR są również wykorzystywane do identyfikacji problemów z interpretowaniem dźwięków pochodzących z otoczenia, w tym mowy. Im bardziej profil FFR jest zbliżony do profilu źródła dźwięku, tym większa jest zdolność mózgu do przetwarzania słuchowego. Z kolei im większe różnice, tym większe ryzyko zdiagnozowania deficytu słuchowego.

Jeszcze do niedawna naukowcy sądzili, że FFR powstają głęboko w pniu mózgu - najbardziej wewnętrznych strukturach, blisko podstawy czaszki. Twierdzili, że rozchodzą się na zewnątrz, docierając do powierzchni mózgu i nawet do skóry głowy.

Tymczasem, dzięki połączeniu danych z czujników umieszczanych na skórze głowy z zapisami z elektrod umieszczonych wewnątrz czaszki, badacze udowodnili, że teoria jest błędna. Odkryli oni, że FFR generowane są nie tylko w pniu mózgu, ale także w korze słuchowej mózgu - części płatu skroniowego, który jest odpowiedzialny za przetwarzanie dźwięków. Co ciekawe, wzór generowania FFR jest podobny u wszystkich ssaków.

Naukowcy na warsztat wzięli sylabę "yi" z języka mandaryńskiego. Opracowali jej cztery różne tony i zbadali reakcję mózgów u anglojęzycznych ludzi (którzy nie znali tego języka), makaków i świnek morskich. Okazało się, że u obu gatunków zwierząt zakres słuchu i wrażliwości był bardzo podobny do wyników pozyskanych u ludzi.

- Rozpoznanie podobieństw między zwierzęcymi i ludzkimi FFR pozwoli nam na bardziej szczegółowe badania obwodów neuronowych przetwarzających dźwięk - powiedział jeden z autorów badania Nike Gnanateja Gurindapalli. - Te badania utorują drogę dla nowych modeli przetwarzania słuchowego zarówno w typowych, jak i upośledzonych systemach słuchowych, a także diagnozowaniu deficytów słuchowych przy użyciu prostych, skutecznych i nieinwazyjnych narzędzi - stwierdził.

Naukowcy twierdzą, że około 5-10 procent Amerykanów może mieć zdiagnozowane zaburzenia komunikacyjne. Lepsze zrozumienie sposobu, w jaki deficyty słuchowe objawiają się w mózgu, może dać nadzieję na szybszą, dokładniejszą i nieinwazyjną diagnostykę.