Исследования

Ученые–нейробиологи из НИУ ВШЭ и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН доказали, что во время пассивного слушания наш мозг подсознательно отличает даже очень похожие звуковые сигналы. Предполагается, что результаты исследования смогут помочь в диагностике пациентов, которые не способны активно реагировать на стимулы, например, при болезни Альцгеймера, Паркинсона, в состоянии комы. 

Наша слуховая система способна распознавать звуки на подсознательном уровне. Мозг отличает даже очень похожие звуки, но эти отличия не всегда осознаются человеком.  Испытуемые (20 здоровых добровольцев) слушали звуки, а исследователи с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) измеряли отклик мозга на предъявляемые стимулы. Звуки были настолько похожи, что осознанно испытуемые могли отличить их лишь с вероятностью 40%.

Сначала добровольцы слушали последовательности из трех звуков, где один звук повторялся часто, а два других появлялись редко. Участники должны были нажимать на клавишу, если они улавливали разницу в звуках. Далее, уже в режиме пассивного слушания, те же звуки появлялись в более сложно организованных последовательностях. Это были группы из пяти одинаковых звуков и группы, где пятый звук отличался.

В эксперименте использовалось два типа звуковых последовательностей: с нарушением локальной регулярности и с нарушением глобальной регулярности. В первом типе часто повторялись группы из одинаковых звуков и редко случайным образом возникала группа с другим звуком на конце. Во втором типе, наоборот, часто встречались группы с отличным звуком на конце и редко — группы из одинаковых звуков.

Распознавание этих двух типов звуковых последовательностей требует внимания разных уровней. Мозг на них реагирует по-разному, и ЭЭГ регистрирует разные типы потенциалов. Нарушение локальной регулярности может распознаваться без направленного внимания и вызывает потенциалы негативности рассогласования (НР) и P3a.

Нарушение глобальной регулярности требует концентрации и вызывает потенциал P3b, отражающий более высокий уровень сознания. Эти потенциалы регистрировали и в более ранних экспериментах с применением той же методологии. Отличие работы ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН в том, что они использовали трудноразличимые звуки. В других исследованиях стимулы (звуки или изображения) можно было распознать со 100% вероятностью.

Результаты работы важны как для фундаментальной науки, поскольку служат доказательством модели предсказательного кодирования, так и для возможного применения в клинических исследованиях. Например, с помощью потенциалов P3b и N400 можно оценить уровень сознания пациентов, которые не способны активно реагировать на стимулы (при болезни Альцгеймера, Паркинсона, в состоянии комы и др.).