Hören Sie, was ich höre?

Bei Tieren und Menschen , Stimmsignalefür die Kommunikation verwendet werden, enthalten eine Vielzahl verschiedener Geräusche, die von den Schwingungsfrequenzen der Stimmbänder bestimmt sind . Zum Beispiel kann die Steigung der jemandes Sprach und wie sie sich ändert , wie sie sprechen , ist abhängig von einer komplexen Reihe von unterschiedlichen Frequenzen . Zu wissen, wie das Gehirn sortiert Sie sich diese verschiedenen Frequenzen - die frequenzmodulierten (FM) Sweeps genannt werden - wird angenommen, für das Verständnis vieler Gehörbezogenen Verhaltensweisen , wie Rede sein. Nun , ein Paar von Biologen an der California Institute of Technology ( Caltech ) identifiziert hat , wie und wo das Gehirn diese Art des Schallsignals .

Ihre Ergebnisse werden in einem Papier veröffentlicht in der Zeitschrift umrissen Neuron .

Zu wissen, die Richtung eines FM Sweep - wenn es steigt oder fällt , zum Beispiel - und Dekodieren seiner Bedeutung , ist in jeder Sprache wichtig. Die Bedeutung der Richtung eines FM Sweep am deutlichsten in Ton Sprachen wie Chinesisch, in denen steigende oder Eint Frequenzen innerhalb einer Silbe die Bedeutung eines Wortes ändern.

In ihrem Papier , lokalisiert die Forscher die Hirnregion bei Ratten , wo die Aufgabe der Sortier FM -Sweeps beginnt .

" Diese Art der Verarbeitung ist für das Verständnis Sprache und Sprechen in den Menschen sehr wichtig ", sagt Guangying Wu, Principal Investigator der Studie und einer breiten Senior Research Fellow in Gehirn-Schaltung am Caltech . "Es gibt einige Leute, die Defizite in der Verarbeitung dieser Art von Änderung der Frequenz haben ; sie Schwierigkeiten haben beim Lesen und Lernen von Sprache und in der Wahrnehmung der emotionalen Zustände der Lautsprecher Unsere Forschung könnte uns dabei helfen , diese Arten von Störungen und können einige Hinweise geben . für zukünftige therapeutische Entwürfe oder Entwürfe für Prothesen wie Hörimplantate . "

Die Forscher - darunter Co-Autor Richard I. Kuo, ein Forschungs-Techniker in Wu Labor zum Zeitpunkt der Studie (jetzt ein Student an der Universität von Edinburg ) - festgestellt, dass die Verarbeitung von FM fegt beginnt im Mittelhirn , eine Fläche unterhalb der Großhirnrinde in der Nähe der Mitte des Gehirns - die , Wu sagt , war tatsächlich eine Überraschung.

" Einige Leute dachten, diese Art der Sortierung in einer anderen Region passiert , zum Beispiel in den Hörnerv oder im Hirnstamm ", sagt Wu . " Andere argumentierten , dass es vielleicht in der Rinde oder Thalamus passieren."

Um qualitativ hochwertige in - vivo-Messungen im Mittelhirn , die tief im Gehirn befindet, zu erwerben , das Team entwickelt eine neue Technik mit zwei gepaarte - oder koaxialen - Elektroden . Zuvor es sehr schwierig für Wissenschaftler , um Aufnahmen in schwer zugänglichen Hirnregionen wie dem Mittelhirn , Thalamus und Hirnstamm zu erwerben war , sagt Wu, der glaubt, dass die neue Methode für eine breite Palette von tief Gehirn Forschungsstudien .

Neben der Suche nach dem Ort, an dem FM Sweep Selektivität beginnt , entdeckten die Forscher , wie akustischen Neuronen im Mittelhirn reagieren auf diese Frequenzänderungen . Die Kombination von physikalischen Messungen mit Computermodellen bestätigt, dass die aufgezeichneten Neuronen konnten selektiv an FM -Sweeps auf der Grundlage ihrer Richtungen reagieren. Zum Beispiel gab einige Neuronen empfindlicher auf Aufwärts Sweeps , andere reagierten nach unten streicht .

"Unsere Ergebnisse legen nahe, dass neuronale Netze im Mittelhirn von nicht-selektiven Neuronen, die alle Töne zu richtungsselektiven Neuronen , die uns Bedeutung , um Wörter auf, wie sie gesprochen werden helfen, zu verarbeiten umwandeln kann. Das ist eine sehr grundlegende Prozess ", sagt Wu .

Wu sagt, dass er plant, diese Linie der Forschung weiter , mit einem Auge - oder Ohr - zu den Menschen hilft, mit dem Hören -bedingten Erkrankungen . "Wir könnten in der Lage , diesen Bereich des Mittelhirns für die Behandlung in naher Zukunft Ziel sein , " sagt er.