چگونه مغز صدا را کنترل می‌کند؟

خفاش‌ها به‌دلیل شباهتِ روش جهت‌یابی‌شان به ردیاب‌‌های صوتی زیردریایی‌ (سونار) مشهور هستند. آنها از شنوایی بسیار حساس خود برای جهت‌یابی استفاده می‌کنند، امواج فراصوت ساطع کرده و بر اساس پژواک (بازتاب) آن، تصویری از محیط اطراف خود دریافت می‌کنند. به‌عنوان مثال، خفاش کوتاه‌دم Seba (Carollia perspicillata) میوه‌هایی را که غذای اصلی‌اش نیز هست با استفاده از این سیستم پیدا می‌کند. همچنین، خفاش‌ها از صدای خود در محدوده‌ی فرکانس کمی عمیق‌تر جهت ارتباط با دیگر اعضای گونه‌ی خود استفاده می‌کنند. خفاش‌های کوتاه دم از محدوده‌ی ‌صوتی‌ای بهره می‌برند که به‌غیر از آنها تنها در بین پرنده‌های آوازه‌خوان و انسان یافت می‌شود. مانند انسان، آنها نیز از طریق حنجره تولید صدا می‌کنند.

جولیو هچاواریا، محقق علوم اعصاب از دانشگاه گوته، به همراه تیم خود، فعالیت مغز قبل از تولید صوت در این خفاش‌ها را بررسی‌کرد. این دانشمندان توانستند گروهی از سلول¬های عصبی را شناسایی‌کنند که یک مدار را از لوب فرونتال تا جسم مخطط (استریاتوم) در قسمت داخلی مغز تشکیل می‌دهند. هنگامی‌که این مدار عصبی سیگنال‌های ریتمیک را خاموش می‌کند، خفاش حدوداً نیم‌ثانیه بعد صوتی را تولید می‌کند. به نظر می‌رسد نوع ریتم مشخص می‌کند که آیا این خفاش‌ها در‌صدد سویابی پژواکی هستند یا می‌خواهند جهت ارتباطات با هم‌نوع تولید صدا کنند.

از آنجا که پیش‌بینی در عرض نیم‌ثانیه تقریباً غیرممکن است، محققان فرانکفورت برای آزمایش فرضیه‌ی خود، رایانه‌ای را آموزش دادند: رایانه صداهای ضبط‌شده و ریتم عصبی را به طور جداگانه تجزیه ‌و ‌تحلیل کرد تا با استفاده از ریتم‌های مختلف پیش‌بینی‌های لازم را انجام دهد. نتیجه: رایانه در پیش‌بینی‌های خود در ‌مورد سویابی پژواکی یا تولید صدا به جهت ارتباطات، در حدود ۸۰ درصد اوقات صحیح عمل‌کرد. پیش‌بینی‌ها به‌ویژه هنگام بررسی سیگنال‌ها از لوب فرونتال، منطقه‌ای که در انسان با برنامه‌ریزی برای عمل مرتبط است، صحیح بود.

دانشمندان فرانکفورت مدعی‌اند که ریتمی که در مغز خفاش مشاهده می‌شود، مشابه ریتم‌های عصبی‌ای است که اغلب از پوست سر انسان ثبت می‌شود، و به این نتیجه رسیدند که ریتم‌های مغزی به‌طور کلی می‌تواند با تولید صدا در پستانداران مرتبط باشد.

جولیو هچاواریا: "بیش از ۵۰ سال است که خفاش‌ها به‌عنوان یک مدل حیوانی برای بررسی نحوه‌ی پردازش مغز محرک‌های شنوایی و چگونگی رشد زبان بشر مورد استفاده قرار ‌می‌گیرند. برای اولین بار، ما توانستیم نشان‌دهیم که چگونه مناطق با‌فاصله‌ی مغز در خفاش‌ها طی تولید صوت با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در عین حال، ما می‌دانیم که شبکه‌های مغزی مربوط در افرادی که مثلاً در اثر بیماری پارکینسون لکنت زبان دارند یا به دلیل سندرم تورت صداهای غیر‌ارادی تولید می‌کنند، دچار اختلال شده‌اند. بنابراین امیدواریم که با ادامه‌ی مطالعه درباره‌ی رفتارهای صوتی در خفاش‌ها، بتوانیم به درک بهتر بیماری‌های انسان کمک کنیم."

منبع: phys.org