白噪聲幫助小鼠區分相似的音調  

理解這種令人驚訝的效果最終可能會改善人類聽力

托馬斯·福克斯

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科學家們經常在人工的、安靜的環境中測試聽覺處理,但現實生活中通常伴隨著鍵盤敲擊聲、喋喋不休的聲音和汽車喇叭聲等背景聲音。最近,研究人員開始研究在環境聲音(特別是均勻的、類似靜電的白噪聲嘶嘶聲)存在下的這種處理。

巴塞爾大學的神經科學家塔尼亞·里納爾迪·巴卡特說,他們的結果是違反直覺的:白噪聲背景並沒有損害聽力,反而使小鼠更容易區分相似的音調。巴卡特是去年11月發表在《細胞報告》上的這項新研究的資深作者。

區分鋼琴鍵盤兩端的音符很容易。但是,如果並排放置兩個音符,即使是最敏銳的耳朵也可能難以區分它們。這是因為聽覺通路處理最簡單的聲音(稱為純頻率音調)的方式:彼此靠近的神經元對相似的音調做出反應,但每個神經元對一個特定的頻率反應更好。神經元對特定頻率的反應程度稱為其調諧曲線。


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研究人員發現,播放白噪聲縮小了小鼠大腦中神經元的頻率調諧曲線。“簡單來說,持續播放並在一定聲級下的白噪聲背景會降低神經元對疊加在其上的音調的反應,”巴卡特說。透過減少同時對相同頻率做出反應的神經元數量,大腦可以更好地區分相似的聲音。

為了確定小鼠是否可以區分音調,研究人員使用了一種行為測試,其中齧齒動物必須對特定頻率做出反應。與人類一樣,小鼠很容易識別非常不同的音調,但很難識別相似的音調。但是,新增白噪聲後,小鼠可以更好地區分相似的音調。研究人員透過測量白噪聲播放時小鼠聽覺皮層的神經活動,並直接刺激特定的神經元以誘導曲線抑制效應,從而進行了進一步的研究。

約翰·霍普金斯大學的腦科學家基肖爾·庫奇博特拉說,未來的研究應該探討這種機制是如何運作的,他沒有參與這項研究。他還補充說,“關於這是否以及如何與人類感知相關,目前尚無定論。”

理解這種效應有可能最終幫助人們更好地聽到聲音。“在耳朵裡新增噪聲不會幫助聽力受損的人,”哈佛大學研究聽覺神經科學的丹尼爾·波利說,他也沒有參與這項新研究。“但是,學習如何降低聽力受損者大腦中的過度興奮性可能有助於在噪聲中聽到聲音,以及其他相關疾病,如耳鳴和聽覺過敏,即對響亮聲音的過敏。”

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