Είτε πρόκειται για μια πόρτα αυτοκινήτου που δεν έχει κλείσει σωστά, για μια κλωτσιά στο ποδόσφαιρο ή για μια άστοχη νότα στη μουσική, τα αυτιά μας μας λένε πότε κάτι δεν ακούγεται σωστά. Μια ομάδα νευροεπιστημόνων αποκάλυψε πρόσφατα πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος για να κάνει διακρίσεις μεταξύ «σωστών» και «λάθος» ήχων – έρευνα που παρέχει μια βαθύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μαθαίνουμε περίπλοκες λειτουργίες ήχου-κινητικής όπως η ομιλία ή η αναπαραγωγή μουσικής. «Ακούμε τους ήχους που παράγουν οι κινήσεις μας για να προσδιορίσουμε αν κάναμε ή όχι λάθος», λέει ο David Schneider, επίκουρος καθηγητής στο Κέντρο Νευρωνικής Επιστήμης του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης και ο ανώτερος συγγραφέας της εργασίας, η οποία δημοσιεύεται στο περιοδικό Current Biology.
«Αυτό είναι πιο προφανές για έναν μουσικό ή όταν μιλάει, αλλά ο εγκέφαλός μας το κάνει αυτό όλη την ώρα, όπως όταν ένας παίκτης του γκολφ ακούει τον ήχο του ποδοσφαίρου του που έρχεται σε επαφή με την μπάλα. Ο εγκέφαλός μας πάντα καταγράφει εάν ένας ήχος ταιριάζει. Στη μελέτη μας, ανακαλύψαμε ότι ο εγκέφαλος είναι σε θέση να κάνει ακριβείς προβλέψεις σχετικά με το πότε υποτίθεται ότι θα συμβεί ένας ήχος και πώς θα πρέπει να ακούγεται».
Οι ερευνητές εστίασαν την εργασία τους στην καλύτερη κατανόηση των καθημερινών φαινομένων. Για παράδειγμα, ξέρουμε πώς πρέπει να ακούγεται μια πόρτα αυτοκινήτου επειδή την έχουμε κλείσει αμέτρητες φορές. Ωστόσο, σε εκείνες τις περιπτώσεις, όταν αφήνουμε τη ζώνη ασφαλείας στην πόρτα του αυτοκινήτου και προσπαθούμε να την κλείσουμε, ακούμε κάτι διαφορετικό—ένα «κλανκ» και όχι ένα «κούνημα». Είναι το ίδιο με ένα κτύπημα στο μπέιζμπολ που χτυπά μια ρίψη μπάλα ίσια σε αντίθεση με το να την ανατρέπει απλώς —ή όταν ένας μουσικός ακούει μια νότα που ταιριάζει στη μελωδία και όχι αυτή που τη διαταράσσει.
Ωστόσο, δεν είναι σαφές πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος για να αναγνωρίσει τους «σωστούς» από τους «λάθος» ήχους. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το κάνει αυτό μπορεί να προσφέρει πληροφορίες για το πώς ο υγιής εγκέφαλος μπορεί να μάθει να μιλά και να παίζει μουσική, καθώς και για το τι πάει στραβά σε νευρικές διαταραχές όπως η σχιζοφρένεια. Για να το αντιμετωπίσουν αυτό, ο Schneider και οι συνεργάτες του μελέτησαν τη νευρολογική δραστηριότητα των ποντικών όταν εκτελούσαν εργασίες παρόμοιες με το κλείσιμο μιας πόρτας αυτοκινήτου.
Οι επιστήμονες εκπαίδευσαν ποντίκια να σπρώχνουν έναν μοχλό με τα πόδια τους – όπως το κλείσιμο μιας πόρτας αυτοκινήτου – και έπαιζαν έναν τόνο κάθε φορά που ο μοχλός έφτανε σε μια συγκεκριμένη θέση. Τελικά, τα ποντίκια έμαθαν ακριβώς πώς έπρεπε να ακούγεται ο μοχλός. Εάν οι ερευνητές αφαιρούσαν τον ήχο, έπαιζαν λάθος ήχο ή έπαιζαν τον σωστό ήχο τη λάθος στιγμή, τα ποντίκια προσάρμοζαν τη συμπεριφορά τους, όπως θα έκαναν οι άνθρωποι αν μια πόρτα αυτοκινήτου έκανε κάτι απροσδόκητο.
Οι επιστήμονες κατέγραψαν την εγκεφαλική δραστηριότητα των ποντικών κατά τη διάρκεια αυτών των συμπεριφορών – συγκεκριμένα, πώς ανταποκρίθηκαν οι νευρώνες στον ακουστικό φλοιό, ένα από τα «κέντρα ακοής» του εγκεφάλου. Συνολικά, αυτοί οι νευρώνες ήταν ελάχιστα ενεργοί όταν ένα ποντίκι πίεσε έναν μοχλό και άκουσε τον αναμενόμενο ήχο. Ωστόσο, εάν οι ερευνητές άλλαξαν τον ήχο σε λάθος συχνότητα – παρόμοια με το “κούνημα” της πόρτας του αυτοκινήτου – ή αν άλλαζαν ελαφρώς το χρονισμό του ήχου, αυτοί οι νευρώνες ανταποκρίθηκαν δυναμικά.
«Ο ακουστικός φλοιός φαίνεται να μην σηματοδοτεί αυτό που ακούστηκε, αλλά αν αυτό που ακούστηκε ταιριάζει ή παραβίασε τις προσδοκίες του», παρατηρεί ο Nicholas Audette, ο κύριος συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο Schneider. Επιπλέον, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι εάν παρέλειπαν εντελώς τον ήχο -όπως με το να μην έκλεισαν μια πόρτα αρκετά δυνατά- παρατήρησαν μια επιλεγμένη ομάδα νευρώνων να ενεργοποιείται τη στιγμή που θα έπρεπε να είχε συμβεί ο ήχος. «Επειδή αυτοί ήταν μερικοί από τους ίδιους νευρώνες που θα ήταν ενεργοί αν ο ήχος είχε πραγματικά παιχτεί, ήταν σαν ο εγκέφαλος να ανακαλούσε μια ανάμνηση του ήχου που νόμιζε ότι θα άκουγε», σημειώνει ο Schneider.
Εκτός από το ρόλο του στην πρόβλεψη των αυτοπαραγόμενων ήχων κατά τη διάρκεια καθημερινών συμπεριφορών, το ίδιο εγκεφαλικό κύκλωμα που μελετούν ο Schneider και οι συνεργάτες του πιστεύεται ότι δυσλειτουργεί σε ασθένειες όπως η σχιζοφρένεια, οδηγώντας στην αντίληψη των «φωνών φαντασμάτων» που στην πραγματικότητα δεν είναι εκεί. Η ελπίδα τους είναι ότι κατανοώντας αυτά τα εγκεφαλικά κυκλώματα στον υγιή εγκέφαλο, μπορούν να αρχίσουν να καταλαβαίνουν τι μπορεί να πάει στραβά κατά τη διάρκεια της ασθένειας.