Naukowcy i lekarze mogą zarejestrować odpowiedź neuronów na bodziec słuchowy przy użyciu kilku elektrod umieszczonych na powierzchni czaszki. Dzięki temu mogą szybko oszacować zdolności słuchowe noworodka i wykryć potencjalne problemy z przetwarzaniem dźwięków, które mogą wiązać się z późniejszym rozwojem zaburzeń takich jak dysleksja lub autyzm. Jednak ta metoda posiada jedną główną wadę – brak jej dokładności. Innymi słowy, ten test może wykazać, że „coś” jest nie tak. Nie pomaga wszakże ustalić, co to jest. Aby ulepszyć tę metodę, zespół naukowców z uniwersytetu w Pittsburghu postanowił zbadać źródło i mechanizm powstawania odpowiedzi neuronów na bodźce dźwiękowe. Wyniki ich pracy zostały umieszczone w internetowym czasopiśmie 'eNeuro’.
Neuronalna odpowiedź na dźwięk nazywa się z angielskiego „odpowiedzią zgodną z częstotliwością”, czyli FFR (ang. frequency-following response). W neurotypowym mózgu sygnał FFR jest niemalże identyczną kopią fali dźwiękowej – posiada tę samą długość i częstotliwość. Natomiast im bardziej sygnał FFR odbiega od bodźca, tym większe jest prawdopodobieństwo wystąpienia deficytu słuchu. Dotychczas zakładano, iż ten sygnał jest wytwarzany przez neurony pnia mózgu, które następnie przesyłają go do dalszych obszarów sieci słuchowej, w tym kory nowej. Właśnie to założenie postanowili przetestować naukowcy z Pittsburgha.
W tym celu badacze przeprowadzili wyjątkowy eksperyment, w którym zbadali źródło sygnału FFR u trzech gatunków (których przedstawiciele mają podobny zakres słuchu): ludzi, makaków i świnek morskich. Wykorzystali do tego dwa zestawy elektrod: jeden rejestrował aktywność elektryczną mózgu na powierzchni czaszki, a drugi – na powierzchni kory nowej. W trakcie pomiarów wszyscy uczestnicy słuchali dźwięków o różnej częstotliwości. W ten sposób badacze mogli określić, w jakim stopniu aktywność kory mózgu przyczynia się do powstawania sygnału FFR. Wyniki tego eksperymentu były zaskakujące – u wszystkich trzech gatunków aktywność kory nowej znacząco przyczyniła się kształtu sygnału zarejestrowanego na powierzchni mózgu. Oznacza to, że kora słuchowa bierze aktywny udział w generacji fal FRR. Co więcej, naukowcy udowodnili, że wzorzec powstawania tych fal był podobny u wszystkich trzech gatunków.
„Nasze wyniki ujawniły podobieństwa pomiędzy powstawaniem sygnału FRR u ludzi i zwierząt. Uzbrojeni w tę wiedzę, będziemy mogli dokładniej badać sieci neuronowe odpowiedzialne za przetwarzanie dźwięków. Pozwoli nam to stworzyć nowe modele działania tych sieci, szczególnie w przypadku ich zaburzenia. Dzięki temu opracujemy proste i nieinwazyjne sposoby diagnostyki deficytów słuchowych” – opowiada autor badania, Nike Gnanateja Gurindapalli.
Dotychczas naukowcy uważali, że sygnał FRR powstaje poza korą nową jako prosta rejestracja bodźca słuchowego. Dlatego też nie uwzględniali roli uwagi i innych procesów poznawczych w kształtowaniu odpowiedzi FRR. Jednak wyniki badania zespołu z Pittsburgha sugerują, że kora słuchowa odgrywa aktywną rolę w wytwarzaniu tego sygnału. Wskazują więc na potrzebę ponownego rozpatrzenia tego w jaki sposób interpretowane są fale FRR, a także pomogą opracować lepsze biomarkery zaburzeń słuchu.
