Kiderült hogyan kódolhatja az agy a hangokat

Amikor egy erdőben sétálunk és hirtelen egy reccsenő hangot hallunk, az agyunknak gyorsan kell feldolgozni, hogy a hang honnan ered – mondjuk egy mókustól vagy éppen egy medvétől. Egy új kutatásban a Washington Egyetem orvosbiológiai mérnökei egy új magyarázattal álltak elő erre a régi megfigyelésre és megkérdőjelezték a folyamatról kialakult elméleteket.

Dennis Barbour, az egyetem orvosbiológiai mérnök docense, csapatával azt találta hogy az állati halló agykéreg neuronjai más módon kódolják a hangokat, mint azt korábban gondolták. Az érzékelő neuronok, mint amik a halló agykéregben is vannak, általában válogatás nélkül reagálnak az őket érő stimulációra, viszont ezt követően egyre válogatósabbá válnak. A kevés neuron, ami a stimuláció végéig válaszol, az eddigi elméletek szerint az azonosításért felelős, amíg a stimuláció elején aktiválódó rengeteg neuron csak a stimuláció jelenlétére hívja fel a figyelmet. Az új elmélet egy eddig soha nem vizsgált ötleten alapul – hogy az eredeti válogatás nélküli válaszok kevésbé pontosan kódolnák a stimuláció azonosságát, mint a későbbi szelektív válaszok.

“A hangadás kezdetekor, a dolgokat szórtan kódolják az egész neuron populáción keresztül, viszont a hang azonosítása pontosabban kódolható,” mondta Barbour. “Ennek az az eredménye, hogy gyorsabban vagyunk képesek azonosítani a hangokat és emiatt gyorsabban reagálunk a szerzett információra. Hogyha nagyjából ugyanannyi információt szerzünk minden neurális aktivitás betetőzéséből, ahogy felfedeztük, akkor minél több tetőpontot tudunk egy problémával szemben előhozni, annál gyorsabban tudunk dönteni arról hogy mit csináljunk. A neurális populáció tetőpontja és a legpontosabb kódolása a stimuláció elején van.”

A csapat a kutatásban egyenként rögzítette a neuronok aktivitását. Ahhoz hogy ehhez hasonló méréseket végezzenek az emberi agyi aktivitáson, a kutatóknak olyan non-invazív technikákat kell bevetniük, amik rengeteg neuron aktivitását átlagolják. Az ERP (Event-related potential) technikák a fejbőrre helyezett elektródák segítségével rögzítik az agyjeleket és a neurális aktivitást a stimulációval szinkronban mutatják. Másfelől az fMRI, egy átlagos másodpercek alatt bekövetkező aktivitást mutat csak. Hogyha az agy lényegesen eltérő kódolási módszereket használ a stimuláció bekövetkezésekor és az azt követő időszakban, akkor várakozások szerint a két módszer is lényegesen eltérő eredményeket mutat majd. Azonban ezzel szemben mindkettő a stimuláció azonosításának kódolásáról számolt be.

“Már hosszú ideje, de legfőképpen az elmúlt pár évtizedben, rengeteg vita van arról, hogy az agyban az információ reprezentációja megosztott vagy helyhez kötött,” mondta Barbour.

“Hogyha a funkció helyi, azzal hogy egy kis számú neuron összeállva hasonló dolgokat csinál, abból kevés kódolás, nagy szelektivitás és alacsony populációs tetőpontok következnek. Viszont hogyha megoszlik az aktivitás, vagyis több neuront ad hozzá mindenhonnan, az sűrű kódolást, alacsony szelektivitást és magas populációs csúcspontokat jelent. Attól függően, hogy a kísérletet hogyan hajtják végre, a neurológusok mindkettőt látják. Az eredményeink szerint mindkettő lehet, attól függően, hogy milyen adatokat nézünk és hogyan vizsgáljuk őket.”

A kutatók szerint az új kutatás az alapját képezi egy új elmélet felépítésének, ami magyarázatot ad rá, hogy az agy hogyan dolgozza fel a hangokat, amíg egy új kódolási elvet ír le, ami más érzékelő rendszerekre is alkalmazható lehet.

Erre példa hogy a kutatók korábban megvizsgálták, hogy az agy hogyan reagál a hangok és illatok hiányára. Amíg a halló és a szagló rendszerek válaszideje eltérő, mindkettőnél ugyanolyan módon reagáltak a neuronok. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy elképzelhető, hogy a különböző érzékelő rendszerek hasonló módon dolgozzák fel a jeleket és ez a folyamat akár fajokon is átívelő lehet.

Forrás: journals.plos.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.