Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

13.08 Звукообразование и восприятие акустических сигналов животными

 

Бибиков Н.Г. «Новые подходы к изучению работы сенсорных систем» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 764-769 (2023)

В последние годы происходит существенная перестройка взглядов многих исследователей на функционирование сенсорных систем человека и животных. В наибольшей степени процесс затрагивает понимание принципов работы слуховой системы в целом, и прежде всего слуховых зон коры головного мозга млекопитающих. Такая ситуация обусловлена двумя основными причинами: 1. внедрением новых методик исследования работы нейронных ансамблей и 2. реальными успехами систем распознавания слитной речи, построенных на основе так называемых глубоких или многоуровневых нейронных сетей. Данные нейросети используют сравнительно простые обучающие алгоритмы, но при этом состоят из громадного числа взаимно связанных друг с другом пороговых элементов. При этом реальный интерес представляют только выходные элементы (или ансамбли связанных между собой элементов), специфически реагирующие на сигнал, использованный при обучении. При этом реакция каждого отдельного элемента искусственной нейросети может быть трудно интерпретируемой. Постулируется аналогия таких глубоких искусственных нейросетей и биологических нейросетей, расположенных, прежде всего, в коре головного мозга млекопитающих. В данной работе некоторые из указанных соображений иллюстрируются на примере активности нейрональных ансамблей слуховой коры кошки, не подвергавшейся никаким фармакологическим процедурам и находившейся в состоянии спокойного бодрствования, дремоты или естественного сна.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 764-769 (2023) | Рубрики: 13.01 13.05 13.08

 

Голубева Т.Б. «Развитие слуха птиц и реабилитация микрофонного компонента кохлеарного потенциала в онтогенетических исследованиях» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 748 (2023)

Исследования развития слуха птиц в онтогенезе с помощью регистрации кохлеарных и стволовых вызванных потенциалов позволили выделить в становлении пороговой чувствительности три этапа, характеризующиеся разной скоростью понижения порогов. Продолжительность этих этапов зависит от типа онтогенеза. Так, второй этап, характеризуется быстрым понижением порогов микрофонного компонента (МК), он короткий у зрелорождающихся птиц и продолжительный у незрелорождающихся. Границы этапов определяются факторами развития эндотермии, прежде всего развитием легких и появлением собственной вокализации, и развитием терморегуляции. Потенциал действия слухового нерва и, соответственно, стволовой слуховой потенциал (auditory brainstem response, ABR) появляются значительно позже МК. Для незрелорождающихся показано, что до появления ABR и с небольшой задержкой после момента появления МК слух участвует в пищевом поведении птенца. Начало формирования ABR совпадает с появлением рефлекторной активности мышцы среднего уха, способности определения направления на источник звука и с началом формирования оборонительного поведения. Развитие пороговой чувствительности слуха хорошо показывают вызванные потенциалы из высшего слухового центра, поля L. Но процедура определения порогов вызванных потенциалов из высшего слухового центра требует продолжительно времени и совсем не пригодна для выявления, например, зависимости характеристик слуха от степени пищевой мотивации (у птенцов воробьиных птиц цикл кормления составляет 15–30 минут). Используя регистрацию МК удалось показать видовые особенности развития слуха птиц. У чаек пороговые кривые МК на первом и в начале второго этапа развития чувствительности слуха характеризуются резкими перепадами значений порогов в узких диапазонах, минимальные значения порогов усугубляются при появлении собственной вокализации эмбрионов, затем пороговые кривые сглаживаются. Сканирующая микроскопия развития слухового эпителия выявила особенности образования и созревания волосковых клеток – волосковые клетки созревают поперечными полосами, перемежающимися с недифференцированным эпителием, что не характерно для большинства других птиц. На третьем этапе развития слуха области повышенной чувствительности на пороговых кривых МК перестают полностью совпадать с пороговыми кривыми, полученными методом регистрации вызванных потенциалов из поля L, что связано с развитием эфферентной активности волосковых клеток. Однако МК хорошо показывает продолжающееся развитие слуховой чувствительности на высоких и низких частотах.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 748 (2023) | Рубрика: 13.08

 

Егорова М.А. «Частотные эффекты стимул-специфической адаптации нейронов первичной слуховой коры мыши (Mus musculus) к последовательностям звуковых импульсов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 749-755 (2023)

Выполнено нейрофизиологическое исследование частотных эффектов стимул-специфической адаптации нейронов первичной слуховой коры домовой мыши (первичного A1 и переднего AAF слуховых полей). На фоне адаптации к последовательности из четырех идентичных тональных сигналов, имитирующих временную структуру серий криков дискомфорта мышат, мышам предъявляли пятый стимул, отличающийся от первых четырех только по частоте. Это приводило к освобождению от адаптации в ответах нейронов на пятый стимул, т.е. величина ответа на пятый стимул превышала ответы на второй–четвертый стимулы.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 749-755 (2023) | Рубрика: 13.08

 

Хорунжий Г.Д., Егорова М.А. «Частотные аспекты временного кодирования звуковой информации одиночными нейронами слухового центра среднего мозга мыши» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 756-762 (2023)

Исследовано распределение паттернов ответов (т.е. типов разряда) в возбудительных частотных рецептивных полях одиночных нейронов центрального ядра заднего холма домовой мыши. Анализ закономерностей распределения паттернов показал, что у большинства нейронов их изменения происходили на удалении от характеристической частоты нейрона равном 1/3–1/2 октавы, как в сторону низких, так и высоких частот. Этот частотный диапазон соответствует ширине критических полос нейронов центрального ядра. У значительной части нейронов изменения разряда выражались в ослаблении фазного и/или тонического компонента ответа. Обсуждается универсальность механизма критических полос слуха, его вовлеченность не только в частотное, но и временное кодирование звуков.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 756-762 (2023) | Рубрика: 13.08

 

Акимов А.Г., Егорова М.А. «Точность воспроизведения ритма нейронами первичной слуховой коры мыши (Mus musculus) при действии серий звуковых импульсов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 763 (2023)

Выявлен эффект усвоения ритма серий звуковых импульсов нейронами первичного (А1) и переднего (AAF) полей слуховой коры домовых мышей. Серии звуковых импульсов были образованы четырьмя 100-мс тональными сигналами, частота которых соответствовала характеристической частоте нейрона, интервал между тональными составляющими одной серии был одинаков, а в разных сериях варьировал от 0 до 1000 мс. В ответе нейронов на предъявление серий из четырех тонов был выражен ответ на пятый несуществующий импульс (а в некоторых случаях и на шестой) с сохранением ритма серии (т.е. межимпульсных интервалов). Эффект был выражен в диапазоне межимпульсных интервалов 200–700 мс. Такие значения межимпульсных интервалов соответствовали процессу восстановления ответов подавляющего большинства нейронов слуховой коры от постстимульной адаптации к сериям идентичных тонов. При межстимульных интервалах менее 200 мс постстимульная адаптация была максимально выражена, а усвоения ритма не наблюдалось. При интервале 1000 мс адаптация не проявлялась, тоны в серии воспринимались как независимые события, и усвоения ритма также не наблюдалось. Обсуждаются нейрофизиологические механизмы выявленного эффекта и его роль в восприятии акустической информации.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 763 (2023) | Рубрика: 13.08