پستانداران اولیه صداها را چگونه می‌شنیدند؟

افرادی که دچار کم شنوایی هستند، ممکن است روزی به لطف مطالعه جدید محققان دانشگاه "براون" بتوانند راحت صحبت کنند. آنها توانستند سیگنال‌های عصبی را از مغز میمون‌های رزوس(Rhesus) –گونه‌ای از میمون‌های دنیای باستان- بگیرند و با استفاده از یک رابط مغز و رایانه آنها را به کلمات انگلیسی ترجمه کنند.این کار می‌تواند راه را برای کمک به کاشت ایمپلنت مغزی برای کمک به افراد کم شنوا هموار کند."آرتو نورمیکو" استاد دانشکده مهندسی براون و یکی از محققان موسسه علوم مغز "کارنی" و نویسنده ارشد این تحقیق گفت: هدف اصلی مطالعه ما این است که درک بهتری از چگونگی پردازش صدا در مغز موجودات نخستین پیدا کنیم که در نهایت می‌تواند منجر به توسعه انواع جدیدی از پروتزهای عصبی شود.

طبق گفته گروه محققان، سیستم‌های مغزی انسان‌ها و پستانداران نخستین غیرانسانی در مرحله پردازش اولیه یکسان است. این پردازش اولیه در قشر شنوایی رخ می‌دهد و صداها را بر اساس چیزهایی مانند زیر و بمی یا لحن مرتب می‌کند. سپس این صداها در قشر شنوایی ثانویه پردازش می‌شوند و آنجاست که صداها به عنوان کلمات متمایز می‌شوند.سپس این اطلاعات برای پردازش و سپس گفتار به قسمت‌های مختلف مغز ارسال می‌شود. در حالی که پستانداران اولیه نمی‌فهمند منظور از کلمات چیست و محققان می‌خواستند بدانند که آنها چگونه کلمات را پردازش می‌کنند.محققان برای انجام این کار فعالیت نورون‌های میمون‌های رزوس را در حالی که به کلمات انگلیسی و صداهای میمون‌های رزوس دیگر گوش می‌دادند، ضبط کردند.محققان برای ضبط سیگنال‌های عصبی میمون‌ها به دو ایمپلنت به اندازه نخود با مجموعه‌ای از میکروالکترودها متکی بودند.

میمون‌ها قادر به شنیدن کلمات یک و دو هجایی از جمله "tree"(درخت)، "good"(خوب) "north"(شمال)، "cricket"(کریکت) و "program"(برنامه) بودند. این نخستین بار بود که دانشمندان به لطف حسگرهای چندمنظوره قادر به ضبط اطلاعات شنیداری پیچیده شدند."نورمیکو" گفت: پیش از این، داده‌ها از قشر شنوایی ثانویه با الکترودهای تکی جمع آوری شده بود، اما تا آنجا که می‌دانیم این اولین ضبط چند الکترودی از این قسمت از مغز است. اساساً ما نزدیک به ۲۰۰ قطعه میکروسکوپی داریم که می‌تواند غنا و وضوح بالاتری از اطلاعات مورد نیاز را به ما ارائه دهد.

بخشی از مطالعه برای تعیین اینکه کدام الگوریتم رمزگشایی بهتر عمل می‌کند، متمرکز شده است. این الگوریتم‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای از الگوریتم‌های سنتی که در رمزگشایی داده‌های عصبی از مناطق دیگر مغز مؤثر بودند، فراتر رفت. محققان می‌گویند هدف این است که روزی بتوانیم ایمپلنت‌های عصبی ایجاد کنیم که بتواند به ترمیم شنوایی افراد کمک کند."نورمیکو" گفت: سناریوی آرمانی ما این است که سیستم‌هایی را توسعه دهیم که بسیاری از دستگاه‌های شنوایی را دور بزنند و مستقیماً به مغز بروند. همان میکروالکترودهایی که برای ثبت فعالیت عصبی در این مطالعه استفاده کردیم، ممکن است روزی برای ارائه مقادیر کمی از جریان الکتریکی در الگوهایی استفاده شود که به افراد توانایی شنیدن صداهای خاص را می‌دهد.این مطالعه در مجله Nature Communications Biology منتشر شده است.