Стимуляция мозга повысила слух у крыс с ушными имплантами

Исследование выявило нейроны, которые могут улучшить восприятие звука. И это объясняет различия в возможностях у людей с кохлеарными устройствами.

Проблеск надежды

Некоторые люди с кохлеарными имплантами могут распознавать речь в течение нескольких часов после операции по вживлению устройства. Но для других таких же пациентов это может занять месяцы или годы.

Исследователи обнаружили, что стимуляция нейронов, которые связаны с бдительностью, помогает крысам с кохлеарными имплантами научиться быстро распознавать мелодии. Опыты показали, что активность в области мозга, называемой голубым пятном (locus coeruleus, LC), улучшает восприятие слуха у глухих грызунов.

Полученные данные важны для понимания того, как мозг обрабатывает звук. Но Роберт Фромке, отоларинголог из Медицинской школы Нью-Йоркского университета и соавтор исследования, сразу предупредил, что открытие пока не приближает результативную помощь для людей с инвалидностью.

Электроды кохлеарных имплантов используют в области внутреннего уха, называемого улиткой. Этот орган повреждён у людей с тяжёлой или полной потерей слуха. Устройство преобразует звуки в электрические сигналы, которые стимулируют слуховой нерв. И мозг учится обрабатывать сигналы, чтобы понимать звучащий мир.

Причина — в голове

Некоторые люди с кохлеарными имплантами учатся распознавать речь через несколько часов после вживления им в голову устройства. А другим при тех же условиях могут потребоваться месяцы или годы.

Джеральд Леб из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе признал, что такая проблема существует с момента появления кохлеарных имплантов, и у неё всё ещё нет решения. Сам учёный, кстати, помог разработать один из первых кохлеарных имплантов.

Большинство предыдущих научных работ посвящали улучшению кохлеарного устройства и процедуре его вживления. Исследователи говорят, что возраст человека, продолжительность глухоты и тип процессора и электродов в импланте не объясняют эти различия. Осталось предположение, что причина — в мозге. Дэниел Полли, специалист по слуховой нейробиологии из Гарвардской медицинской школы в Бостоне, штат Массачусетс, сказал о мозге, что «это своего рода чёрный ящик». И всё-таки улучшить связь между ухом и мозгом можно, если помочь мозгу освоить имплантированное устройство, добавил эксперт.

Кстати, использованное видео не относится к описанному исследованию и служит лишь для понимания технологии в целом.

Опыты на крысах

Чтобы изучить взаимосвязь «ухо – мозг», исследовательская группа обучила 16 крыс реагировать на мелодии. Услышав определённую музыку, животные могли получить лакомства. Когда подопытные слышали другие мелодии, угощения не было, и крысы научились не тыкать носом в коробку понапрасну.

Тогда исследователи лишили крыс слуха хирургичесим путём и поместили в уши животных кохлеарный имплант с восемью электродами. Каждый из электродов кодировал определённую мелодию. Учёные повторили музыкальную задачу: они стимулировали нужный электрод, и животные распознавали мелодию, сулящую еду.

Успешные грызуны

Экспериментаторы сообщили, что все крысы научились различать полезные им мелодии, которые предлагали вознаграждение, и это занимало не более 15 дней. Исследователи заметили, что активность нейронов в LC увеличивалась, когда животные правильно реагировали на мелодии, и уменьшалась, когда они ошибались с выбором.

Хотя LC не является частью слуховой системы, голубое пятно снабжает систему нейромедиатором норадреналином, который повышает бдительность. LC также играет роль в познании, обучении, памяти и внимании. Когда LC выделяет норадреналин, это ускоряет обучение и обработку слуховых сигналов.

В другом эксперименте его авторы стимулировали LC у одной группы крыс и не делали этого в другой. Животным, которым не стимулировали голубое пятно, потребовалось до девяти дней, чтобы выполнить задачу. А крысы со стимулированным LC обучились всего за три дня.

Шанс для людей

Исследователи предупреждают, что стимуляция LC у людей может быть опасной. Эта область в голове у человека посылает сигналы во многие области мозга и регулирует реакцию «дерись или беги». Стимуляция LC у людей «повысит кровяное давление и частоту сердечных сокращений, а также вызовет другие вегетативные реакции», предупредил Грэм Кларк, австралийский отоларинголог из одноимённого института при Университете Мельбурна. Грэм Кларк, кстати, разработал первый многоканальный кохлеарный имплант в 1970-х годах. Но есть и другие способы задействовать мозговые связи для работы с устройством. Например, ввести нейротрансмиттеры на кохлеарном уровне, что намного безопаснее, отметил Кларк.

Так что в будущем технологии для распознавания звуков теоретически смогут интегрировать с кохлеарными имплантами. И тогда пациенты могли бы использовать устройства для самообучения, заключил отоларинголог Роберт Фромке.