Прослушивание по движению глаз

Каждый раз, когда наши глаза движутся, движутся и наши барабанные перепонки. По мнению исследователей из Университета Дьюка, эта связь позволяет слуховой системе «слушать» глаза. Теперь исследователи подслушали этот сигнал, чтобы лучше понять, как мозг связывает то, что он видит, с тем, что он слышит. Они сообщить о своих результатах в Труды Национальной академии наук.

Наши уши могут определить, откуда исходит звук, по времени его поступления в левое и правое ухо. Но расстановка слуховой и зрительной сцены постоянно меняется. «Каждый раз, когда мы двигаем глазами, мы дергаем камеру, чтобы посмотреть в новом направлении. Но если вы не пошевелите головой, эта разница во времени не изменится», — говорит старший автор. Дженнифер Гропрофессор психологии и нейробиологии в Университете Дьюка.

Чтобы выяснить, как мозг координирует работу двух систем, Гро и ее соавторы поместили небольшие микрофоны в ушной канал. Затем они записали мельчайшие звуки в барабанной перепонке, побуждая испытуемого следить глазами за визуальными сигналами. Предыдущая работа исследовательской группы показала, что эти звуки существуют. Теперь они показали, что звуки состоят из горизонтальных и вертикальных компонентов, которые точно соответствуют движению глаз.

Исследователи смогли использовать соответствие, чтобы предсказать, куда будут смотреть глаза, после усреднения окружающего шума. Хотя эту технику невозможно использовать в более шумных условиях, лучшее понимание механизма этих слуховых сигналов может привести к достижения в области слуховых аппаратовнапример.

Шпионаж за мозгом

Когда мозг посылает глазам сигнал о необходимости двигаться в определенном направлении, он одновременно отправляет копию этого сигнала в уши, как «табель успеваемости», говорит Гро. Эта координация происходит и в других контекстах, чтобы отслеживать движения тела, например, при распознавании звука собственных шагов. Этот тип обработки происходит в мозгу, но исследования Гро показывают, что информация о зрении присутствует при обработке звука раньше, чем считалось ранее. «Мы используем этот микрофон, чтобы шпионить за мозгом», — говорит Гро.

Она считает, что мышцы среднего уха и волосковые клетки внутреннего уха, вероятно, участвуют в транспортировке этого сигнала к более ранней точке слухового пути. Эти структуры влияют на разные части слуха, поэтому, когда ученые узнают больше о механизмах сигнала, Гро подозревает, что можно будет разработать более точные тесты на слух.

Испытуемые носили микрофоны-вкладыши во время выполнения задач, связанных с движением глаз.Университет Дьюка

Еще одним ключевым применением этого исследования может стать технология слуховых аппаратов.

Разработчики слуховых аппаратов изо всех сил пытались усовершенствовать технологию локализации источника звука, и устройства созданы для одинакового усиления всех звуков. Это может расстраивать пользователей, особенно когда они находятся в шумной обстановке. Например, современные слуховые аппараты усиливают шум кондиционера так же, как и голос человека. Визуальные подсказки могут помочь слуховым аппаратам решить эту проблему.

«Если бы вы могли сообщать своему слуховому аппарату, на кого вы смотрите, вы могли бы изменить алгоритм слухового аппарата, чтобы он обращал внимание на этого человека», — объясняет Сунил Пуриа, научный сотрудник Mass Eye and Ear и доцент Гарвардской медицинской школы. Пуриа говорит, что существует «феноменальный» потенциал для того, чтобы исследования в конечном итоге были применены в технологиях такого типа, хотя Гро и другие исследователи сначала должны выяснить задействованные механизмы.

Прежде чем результаты будут применены в «умных» слуховых аппаратах, также важно выяснить, влияет ли сигнал на слуховое поведение, говорит он. Кристоф Кайзер, профессор нейробиологии в Университете Билефельда в Германии. Кайзер не обнаружил каких-либо нарушений слуха у его исследование на колебаниях, связанных с движением глаз, но он отмечает, что это не исключает влияния на более сложные задачи слушания, такие как локализация звука.

Хотя для использования этих приложений необходимо больше научных исследований, Гро говорит, что из этого можно извлечь немедленный урок. «Это показывает, насколько важно иметь возможность связать то, что вы видите, и то, что слышите».