مطالعاتی که «شنوایی» را به چالش کشید!

به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، انسان‌ها به‌طورذاتی موجوداتی اجتماعی هستند. آن‌ها برای شنیدن صدای دیگران ارزش قائل می‌شوند و از شنوایی خود برای تشخیص و تجربه گفتار و صدای دیگر انسان‌ها و جانداران بهره می‌برند. یافته‌های مطالعه محققان دانشگاه لینشوپینگ در سوئد و دانشگاه علوم و بهداشت اورگان در ایالات متحده نشان می‌دهد که نحوه تجربه انسان از موسیقی و گفتار با آنچه قبلاً تصور می‌شد، متفاوت است. این یافته‌ها که در مجله Science Advances منتشر شده، می‌تواند طراحی کاشت حلزون را بهبود ببخشد.

چگونه می‌شنویم؟

صدایی که وارد گوش خارجی می‌شود، توسط پرده گوش به بخش داخلی مارپیچی‌شکل آن منتقل می‌شود که به آن حلزون گوش می‌گویند. بخش حلزون گوش، خانه سلول‌های مویی بیرونی و درونی است که سلول‌های حسی شنوایی به‌شمار می‌روند و مسئول تبدیل امواج مکانیکی به فعالیت‌های الکتریکی هستند که پس از انتقال به مغز به‌عنوان صدا درک می‌شوند. درواقع سلول‌های مویی داخلی در نتیجه امواج صوتی خم می‌شوند و از طریق اعصاب سیگنالی را به مغز می‌رسانند که تفسیرکننده صدایی است که شنیده می‌شود.

حلزون گوش صداها را با فرکانس‌های مختلف در مکان‌های آناتومیکی متمایز نشان می‌دهد، برای مثال صدای ضعیف پنج‌هزار هرتزی در مکانی هشت میلی‌متری در حلزون گوش خوکچه هندی به طول ۱۸ میلی‌متر پاسخ‌های سریع ایجاد می‌کند، اما در جاهای دیگر پاسخ کمی دارد. این کد مکان در مسیرهای شنوایی نفوذ می‌کند، یعنی جایی که نورون‌ها بهترین فرکانس‌ها را دارند که با اتصال آن‌ها به سلول‌های حسی در اندام شنوایی تعیین می‌شود. با این حال، انتخاب فرکانس در نواحی حلزونی گوش که کدسازی صداهای با فرکانس پایین را برعهده دارد، به‌طور سیستماتیک مورد مطالعه قرار نگرفته است.

مطالعات جدید نشان داده است که شنوایی با فرکانس پایین براساس یک اصل منحصربه‌فرد کار می‌کند که شامل کد مکان نمی‌شود، در عوض پاسخ‌های برانگیخته‌شده صدا و تأخیرهای زمانی در نواحی با فرکانس پایین حلزون مشابه هم هستند. این یافته‌ها نظریه‌های پذیرفته شده صد ساله را به چالش کشیده است و پیامدهای گسترده‌ای برای درک پردازش اطلاعات در ساقه و قشر مغز و برای بهینه‌سازی تحویل محرک در ایمپلنت‌های شنوایی دارند.

مطالعه جدید درباره شنوایی

دانشمندان طی صد سال گذشته بر این باور بودند که هر سلول حسی دارای فرکانس بهینه خود است که معیاری برای تعداد امواج صوتی در ثانیه محسوب می‌شود. این فرکانس قوی‌ترین پاسخ را از سلول‌های مویی ایجاد می‌کند؛ به این معنا که یک سلول حسی با فرکانس بهینه هزار هرتز، بسیار کمتر به صداهایی با فرکانس‌های کمی پایین‌تر یا بالاتر از خود پاسخ می‌دهد. علاوه بر این تصور می‌شد که تمام قسمت‌های حلزون گوش عملکرد مشابهی با یکدیگر دارند.

یک تیم تحقیقاتی محققان دانشگاه لینشوپینگ در سوئد و دانشگاه علوم و بهداشت اورگان در ایالات‌متحده‌آمریکا، نشان داد که این اصل برای سلول‌های حسی که صدای فرکانس‌های پایین را با فرکانس‌های کمتر از هزار هرتز پردازش می‌کنند، صادق نیست. صداهای مصوت در گفتار انسان در این دسته قرار می‌گیرند.

محققان اظهار کردند که مطالعه آن‌ها نشان می‌دهد بسیاری از سلول‌های گوش داخلی، هم‌زمان به صدای فرکانس پایین واکنش نشان می‌دهند. آن‌ها باور دارند که این امر تجربه صداهای با فرکانس پایین را آسان‌تر از آنچه می‌کند که در غیر این صورت اتفاق می‌افتاد زیرا مغز اطلاعات بسیاری از سلول‌های حسی را به‌طور هم‌زمان دریافت می‌کند. محققان معتقدند این ساختار سیستم شنوایی باعث تقویت آن می‌شود و اگر تعدادی از سلول‌های حسی آسیب ببینند، سلول‌های بی‌شمار دیگری باقی می‌مانند که می‌توانند تکانه‌های عصبی را به مغز ارسال کنند.

محققان دانشگاه لینشوپینگ در سوئد و دانشگاه علوم و بهداشت اورگان در ایالات‌متحده‌آمریکا اعلام کردند که تنها صداهای مصوت گفتار انسان نیست که در ناحیه فرکانس پایین قرار دارند و بسیاری از صداهای ایجادکننده موسیقی نیز در همین بخش قرار دارند. این نتایج ممکن است در نهایت برای افرادی مفید واقع شود که دارای اختلالات شنوایی شدید هستند.

موفق‌ترین درمان موجود برای این افراد در حال حاضر کاشت حلزون است که در آن الکترودها در حلزون قرار می‌گیرند. طراحی کاشت حلزون فعلی بر این فرض استوار است که هر الکترود تنها باید در فرکانس‌های خاصی منجر به ایجاد تحریک عصبی شود و به‌گونه‌ای تلاش کند تا آنچه را کپی کند که تا به امروز در مورد عملکرد سیستم شنوایی انسان شناخته شده بود. با این حال محققان سوئدی و آمریکایی با اشاره به این امر مهم که تغییر روش تحریک در فرکانس‌های پایین بیشتر شبیه به تحریک طبیعی است، پیشنهاد کردند که متخصصان تلاش کنند با استفاده از نتایج به‌دست آمده از مطالعه آن‌ها، تجربه شنوایی کاربران را بهبود ببخشند.

محققان دانشگاه لینشوپینگ در سوئد و دانشگاه علوم و بهداشت اورگان در ایالات‌متحده‌آمریکا در حال حاضر قصد دارند به بررسی چگونگی کاربرد عملی یافته‌های خود بپردازند و یکی از پروژه‌های آتی خود را کار روی روش‌های جدید تحریک قسمت‌های با فرکانس پایین حلزون گوش متمرکز کردند. این نتایج از آزمایش‌هایی روی حلزون گوش خوکچه‌های هندی به دست می‌آید که شنوایی آن‌ها در ناحیه فرکانس پایین گوش شبیه به شنوایی انسان است.