Mouse, VR Suara, dan Peredaman Derau Otak

Percobaan pada tikus laboratorium telah mengungkapkan kemampuan otak untuk menekan kebisingan akustik pada tingkat korteks pendengaran. David Schneider dan tim peneliti dari Duke University School of Medicine dan New York University melakukan serangkaian eksperimen yang membawa para ilmuwan lebih dekat untuk memahami mekanisme peredam bising pada tingkat persepsi suara oleh sistem saraf pusat. Hasil penelitiannya dipublikasikan di jurnal Nature. Ilmuwan percaya bahwa penelitian mereka akan membantu untuk memahami bagaimana orang belajar berbicara dan memainkan musik pada berbagai instrumen, untuk mengetahui hubungan antara karakteristik pendengaran manusia dan hewan dengan bagian tertentu dari auditory cortex. Eksperimen menggunakan ilusi pendengaran (virtual reality) yang dikembangkan untuk hewan laboratorium.







Subjek studi



Selama percobaan, tikus dipaksa untuk berjalan di simulator, sementara suara langkah mereka digantikan oleh suara yang timbre berbeda secara signifikan. Diketahui bahwa sumber kebisingan dapat berupa lingkungan eksternal dan tindakan individu, misalnya langkah, ucapan, dan pernapasan.



Pada manusia, seperti pada hewan, dalam proses evolusi, kemampuan untuk menekan suara latar telah berkembang, membedakannya dari rangsangan pendengaran eksternal. Dengan kata lain, kita memilih untuk tidak terus-menerus mendengar suara nafas kita, tetapi kita akan mendengarkan fakta bahwa byaka yang tidak diketahui muncul dari lingkungan luar, apakah ia dapat memakan kita atau, sebaliknya, akan cocok untuk makanan.



Kemampuan ini menjadi salah satu fondasi dasar pendengaran kita. Saat ini, sirkuit saraf di korteks pendengaran, yang belajar mengenali suara eksternal dan diri, serta menutupi dan mengimbanginya dalam persepsi, tetap kurang dipahami, jika tidak lebih buruk, secara praktis tidak diketahui oleh ahli saraf.



Percobaan



Para ilmuwan menggunakan 11 tikus laboratorium, membentuk asosiasi suara asing dengan langkah mereka. Untuk ini, semacam realitas virtual diciptakan, tetapi bukan visual, tetapi akustik. Hewan-hewan itu dipasang dengan kepala mereka dan ditempatkan di atas treadmill miniatur. Bersamaan dengan langkah-langkah tersebut, rekaman suara khusus dimainkan, yang ditugaskan sebagai pengiring suara untuk gerakan tersebut. Suaranya pada dasarnya baru dan tidak seperti suara alam. Dalam hal ini, stimulus baru dari stimulus pendengaran terus dipantau dengan mencatat perubahan potensi lapangan lokal (LFP).



Seiring waktu, korteks berhenti merespons rangsangan, dan rangsangan dengan frekuensi yang berubah (perubahan setengah oktaf) cukup ditekan dan tidak menyebabkan eksitasi yang nyata pada jaringan saraf seperti pada awal percobaan. Efeknya jelas terkait dengan pergerakan mouse dan tidak diamati saat tidak ada. Saat istirahat, neuron sensorik dari zona pendengaran bereaksi untuk menguji rangsangan suara dengan cara yang sama seperti suara eksternal lainnya. Sensor juga mencatat bahwa suara uji menghasilkan perubahan yang lebih kuat di bagian infra-granular korteks daripada di bagian supra-granular. Lokalisasi respons ini menunjukkan bahwa justru neuron dari korteks pendengaran yang berpartisipasi dalam penekanan kebisingan, dan penekanan terjadi di luar proses kognitif, seperti yang disarankan dalam beberapa hipotesis sebelumnya.



Konfirmasi Pavlov dan pola evolusi



Beberapa percobaan lagi dilakukan untuk memverifikasi hasil. Tikus dilatih untuk mencari hadiah, yang harus dimulai setelah dua bunyi bip berbeda. Seperti pada percobaan pertama, salah satu rangsangan suara tes dikaitkan dengan aktivitas motorik.



Tercatat bahwa sinyal yang terkait dengan gerakan dikenali oleh otak lebih buruk daripada yang tidak terkait dengannya. Pada saat yang sama, dalam keadaan relatif diam, mereka mengenali kedua sinyal dengan sama baiknya.



Studi lebih lanjut menyebutkan pentingnya evolusioner dari self-noise suppression. Khusus untuk tikus, yang merupakan calon korban berbagai predator, dan suara merupakan salah satu indikator bahaya yang paling penting. Sejumlah penelitian mengkonfirmasi bahwa penanda bahaya pendengaran juga sangat signifikan bagi manusia, yang dicatat dalam sebuah penelitian tentang efek psikoakustik frekuensi rendah, bekerja pada lokalisasi sumber suara di ruang angkasa, dll.



Sistem penekan derau saraf pada manusia, jelas, juga menjalankan fungsi yang lebih kompleks yang terkait dengan aktivitas saraf yang lebih tinggi, seperti menguasai ucapan lisan, serta menguasai alat musik. Faktanya adalah bahwa mekanisme yang tampaknya sederhana ini secara langsung terkait dengan memori musik, yang pada gilirannya memiliki mekanisme untuk prediksi perwakilan suara dan metode ekstraksi mereka. Mekanisme inilah yang memungkinkan untuk menghubungkan pendengaran, persepsi, memori dan respon motorik dalam proses kompleks yang kompleks.



Menurut Schneider, โ€œDalam proses pelatihan bicara dan keterampilan kinerja, kami memprediksi suara yang ingin kami dengar. Misalnya, sebelum menekan tuts piano. Selanjutnya (catatan penulis) kita bandingkan dengan hasil di realita. Kami menggunakan perbedaan antara ekspektasi dan kenyataan untuk menyesuaikan kinerja. Seiring waktu, kami menjadi lebih baik, karena otak cenderung mengurangi jumlah kesalahan. "



Sebagai sebuah kesimpulan



Penelitian oleh Schneider dan koleganya menunjukkan hubungan langsung antara kemampuan neurobiologis pendengaran pada manusia dan hewan dengan mekanisme evolusi yang mempengaruhi perkembangannya. Saya percaya bahwa studi yang cermat tentang fenomena dan hubungan semacam itu adalah kunci untuk pemahaman sedalam mungkin tentang fenomena dan fenomena yang terkait dengan pendengaran manusia.



Periklanan

Dalam katalog kami tidak ada tikus laboratorium, literatur tentang neurobiologi, dan eksperimen ilmiah tidak dilakukan di ruang pamer, tetapi kami siap menyarankan berbagai elektronik audio dan video untuk kebutuhan rumah tangga dan profesional



All Articles