Наше современное восприятие музыки и речи может отличаться от того, что мы знали о нем ранее. К такому выводу пришли исследователи из Университета Линчёпинга в Швеции и Орегонского университета здоровья и науки в США.
Как социальные существа, мы особенно чувствительны к звукам голосов окружающих. Наш слух эволюционировал, чтобы воспринимать и различать голоса и человеческую речь. Звук, попадающий в наружное ухо, передается барабанной перепонкой в улитку, в которой находятся сенсорные клетки слуха – наружные и внутренние волосковые клетки. Звуковые волны заставляют волоски внутренних клеток изгибаться, посылая сигнал по нервам в мозг, который интерпретирует услышанный звук.
В течение последнего столетия считалось, что у каждой сенсорной клетки есть своя оптимальная частота (мера количества звуковых волн в 1 секунду), на которую она реагирует сильнее всего. Например, сенсорная клетка с оптимальной частотой 1000 Гц будет гораздо слабее реагировать на звуки с более низкой или высокой частотой. Также предполагалось, что все части улитки работают одинаково.
Однако, проведя исследования, группа ученых обнаружила, что это не относится к сенсорным клеткам, которые обрабатывают низкочастотный звук (ниже 1000 Гц). Гласные звуки в человеческой речи находятся именно в этой области.
Андерс Фридбергер, профессор кафедры биомедицинских и клинических наук Линчёпингского университета, говорит: «Наше исследование показало, что многие клетки внутреннего уха одновременно реагируют на низкочастотный звук. Мы предполагаем, что это облегчает восприятие таких звуков, поскольку мозг получает информацию от многих сенсорных клеток одновременно».
Ученые считают, что такая конструкция нашей слуховой системы делает ее более надежной. Если некоторые сенсорные клетки повреждены, остаются многие другие, которые могут посылать нервные импульсы в мозг.
Не только гласные звуки человеческой речи находятся в низкочастотном диапазоне, но и многие звуки музыки тоже. Например, частота ноты «до» на фортепиано составляет 262 Гц.
Эти результаты могут быть особенно значимыми для людей с серьезными нарушениями слуха. В настоящее время наиболее успешным методом лечения в таких случаях является кохлеарная имплантация.
Андерс Фридбергер говорит: «Конструкция современных кохлеарных имплантов основана на предположении, что каждый электрод должен обеспечивать нервную стимуляцию только на определенных частотах, пытаясь воспроизвести то, что, как считалось, происходит в нашей слуховой системе. Мы предполагаем, что изменение метода стимуляции на низких частотах будет более похоже на естественную стимуляцию и таким образом может улучшить качество слуха пользователя».
Теперь исследователи планируют изучить, как можно применить их новые знания на практике. Один из проектов, который они изучают, касается новых методов стимуляции низкочастотных частей улитки. Эти результаты были получены в ходе экспериментов на улитке морских свинок, чей слух в низкочастотном диапазоне похож на человеческий.
Источник: George Burwood et al. Best frequencies and temporal delays are similar across the low-frequency regions of the guinea pig cochlea. Science Advances. 2022. DOI: 10.1126/sciadv.abq2773. URL: www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2773.
