Запутанный мозг. Путеводитель по нейропсихологии - Ники Хейз

начинают различать голоса людей, особенно родителей или нянек, уже через несколько дней после рождения (а по некоторым данным и еще в утробе). Мы очень чувствительны и восприимчивы к голосам и без труда отличаем их от других звуков.

Кроме того, слуховая кора головного мозга сверхчувствительна к синхронизации звуков, причем гораздо более чувствительна, чем зрительная кора – к синхронизации зрительных стимулов. Мы легко различаем, насколько близки друг к другу или далеки друг от друга различные звуки или элементы звуков, даже если они тесно переплетены. В этом смысле слуховая система совершенно отличается от зрительной, которая, как мы уже знаем, имеет тенденцию сплавлять или объединять зрительные стимулы, особенно если они стремительно, с большой скоростью поступают извне. Что же касается звука, то наличие таких факторов, как комбинация частот, амплитуда колебаний, синхронизация или ритмичность сигналов, свидетельствует о том, что, воспринимая и обрабатывая вибрации, носящиеся в воздухе вокруг нас, мы получаем массу полезной информации.

Случай из практики: Джеймс Холман

Джеймс Холман – английский путешественник и писательнатуралист первой половины XIX века. За свою жизнь он изъездил весь мир, посетив Индию, Африку, Сибирь и даже побывав во внутренних и малонаселенных районах Австралии. Казалось бы, что здесь удивительного? Но дело в том, что Холман был слепым и не видел ни одного из тех мест, которые он посетил: у него была обнаружена болезнь, поразившая суставы, а потом и зрение, к 25 годам сделавшая его полностью слепым. Но Холман научился передвигаться с помощью эхолокации, постукивая перед собой тростью и прислушиваясь к тончайшим изменениям стука и отзвуку, который он производил. Таким образом ему удавалось, причем очень точно идентифицировать объекты, определять их размеры и даже понимать, твердые они или мягкие. Он написал несколько книг о путешествиях, позволив читателям понять, что ему удалось стать великим путешественником именно благодаря слепоте, ибо ему, не имевшему возможности воспользоваться зрением, пришлось гораздо больше внимания уделять богатству информации, доставляемой другими органами чувств.

Как мы слышим

Естественно, все начинается с ушей. Обращали ли вы внимание на то, насколько иначе звучат записи голосов и ритмов, когда мы слушаем их через наушники? Происходит это потому, что звуки проникают напрямую, без участия внешнего уха, т. е. его верхней части, которую мы называем ушной раковиной. Ушная раковина устроена так, что она захватывает и направляет звуки внутрь, благодаря чему мы можем определить, откуда доносится звук. Человеческие уши по форме немного различаются между собой, в силу чего существуют небольшие различия в том, как звуки попадают внутрь, и наш мозг чутко реагирует на это. Исследователи, изучавшие эти различия, сделали слепки ушей различных форм и записали звуки, улавливаемые этими ушами, с помощью крошечных микрофонов, вставленных внутрь ушных раковин. И те же звуки они записали напрямую, без ушных раковин, а затем проиграли эти записи участникам эксперимента (см. Э. Вензель и др., 1993). Участники с гораздо большей точностью определяли, откуда исходит звук, когда слышали его не записанным напрямую, а уловленным человеческим ухом, пусть даже и искусственным. Но точней всего они определяли источник звуков в том случае, когда эти звуки воспринимались слепком уха, сделанным с их собственного.

Что происходит в ухе

Воспринимаемые ухом вибрации настолько слабы, что их необходимо усилить, прежде чем превратить в доступные для мозга сигналы. Это осуществляется с помощью небольших косточек в среднем ухе, носящих названия молоточек, наковальня и стремя (рисунок 4.2). Звуковые волны улавливаются ушной раковиной и фокусируются на барабанной перепонке. Под воздействием колебаний перепонка начинает вибрировать, подобно барабану. Вибрации передаются на молоточек, который немного их усиливает, после чего передает их на наковальню, где они еще более усиливаются. Наконец, они поступают на стремя (или стремечко), которое снова их усиливает. К этому времени вибрации усиливаются настолько, что становятся вполне различимы и распознаваемы. Итак, они добираются до стремени, которое соединено с мембраной, называемой овальным окном. Овальное окно передает их на внутреннее ухо, заполненное жидкостью – так называемой перилимфой. Жидкость, в отличие от воздуха, создает гораздо более сильное давление, поэтому под ней находится еще одна мембрана, называемая круглым окном. Круглое окно перемещается из стороны в сторону, компенсируя давление, создаваемое овальным окном.

Таким образом, назначение ушей – улавливать звуковые волны и усиливать их. Но мозг, как нам уже известно, действует посредством электрических импульсов, а не давления, поэтому следующий этап – это трансдукция, т. е. преобразование звуковых волн в электрические импульсы, которые могут быть восприняты мозгом. Именно этот процесс осуществляет улитка во внутреннем ухе. На рисунке 4.3 видно, что улитка имеет несколько отделов. Вибрации овального окна давят на жидкость, заставляя, в свою очередь, вибрировать мембрану внутреннего уха. Волосковые клетки на одной из ушных мембран – базилярной – реагируют на эти вибрации, создавая электрические импульсы.

Рисунок 4.2. Строение уха

Рисунок 4.3. Строение улитки внутреннего уха

Правда, не все волосковые клетки реагируют одинаковым образом. Если волосковые клетки на одном конце базилярной мембраны более чувствительны к высокочастотным вибрациям (тому, что мы называем высокими звуками), то клетки на другом ее конце более чувствительны к низким частотам, а клетки между ними, т. е. посередине, реагируют на частоты среднего диапазона. Отсюда следует, что воспринимаемый нами звук может стимулировать самые разные волосковые клетки – и те будут генерировать электрические импульсы в зависимости от того, какой это звук. Волосковые клетки связаны с нейронами, у которых очень длинные аксоны. Эти аксоны соединяются и образуют слуховой нерв, и именно слуховой нерв передает информацию головному мозгу – на сей раз в виде электрических сигналов.

Что происходит в мозге

Как и в случае со зрением, бо́льшая часть входящей информации сортируется, прежде чем она в виде сигналов попадает в слуховую кору – ту часть мозга, где услышанное нами осознается. Первую точку синапса слуховой нерв имеет в таламусе, в группе клеток, называемых медиальным коленчатым телом. Отсюда информация передается группе клеток, расположенных на боковой стороне стволового мозга и носящих название кохлеарного ядра. Именно здесь и происходит идентификация звуковых частот. И если верхние части кохлеарного ядра воспринимают информацию о высокочастотных звуках, то нижние – о низкочастотных. Соответственно, звуки среднего диапазона стимулируют промежуточные клетки между ними.

Одни звуки действуют на нас успокаивающе, и это, как правило, звуки среднего диапазона частот; другие же тревожат и действуют