Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature Neuroscience, мозг макаки-резуса не может отличать гармоничные сочетания звуков от случайного шума. Вероятно, это связано с тем, что слуховая кора человека эволюционировала под воздействием музыкального и речевого восприятия.
Участки в мозге макак и людей, активность в которых наблюдалась c) при прослушивании высоких и низких нот d) гармоничных звуков и шума
Команда доктора Бевила Конвея (Bevil R. Conway) искала различия между визуальной корой человека и обезьян. В результате картирование мозга показало, что люди и обезьяны видят мир очень похожим образом: к примеру, как у макак, так и у людей отделы мозга, отвечающие за распознавание цветов, находятся между отделами, селективно активируемыми в ответ на изображения лиц и мест.
Вскоре доктор Конвей услышал об исследованиях слуха, которые проводил Сэм Норман-Хейнер (Sam V. Norman-Haignere). Он изобрел метод идентификации области человеческого мозга, которая избирательно реагирует на звуки с разной высотой тона. Именно тогда у ученых появилась совместная идея сравнить восприятие тонов (звуков определенной высоты) и шума (сочетание беспорядочно изменяющихся сложных тонов) у людей и обезьян.
Аудиторная кора головного мозга людей имеет разные отделы, которые отвечают за обработку звуков определенной частоты. Важно, что частота звука определяет его высоту – чем больше колебаний, воздействующих на барабанную перепонку, тем звук выше. Те же отделы мозга позволяют человеку определять звуковую гармонию – созвучные по частоте звуки, которые выше основного тона в кратное число раз.
Например, в музыке есть понятие октавы. На самом деле это просто интервал, в котором соотношение частот составляет один к двум. Наш слух устроен так, что при одновременном воспроизведении этих частот они сливаются в один звук. Например, на фортепиано есть несколько клавиш с нотами ля. У первой октавы частота 440 Гц, второй – 880 Гц, третьей – 1760 Гц и так далее. Если мы нажмем на клавиши ля соседних октав (первой и второй, второй и третьей), то полученный звук покажется нам гармоничным.
Исследователи проигрывали серию гармонических звуков, чередуя их с шумом. Испытуемыми выступили здоровые добровольцы и обезьяны. Между тем, для мониторинга активности мозга использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ): во время сканирования участникам включали звукоряды длиной две секунды, каждый из которых состоял из 6, 8, 10 или 12 нот. Гармоничные звуки в эксперименте противопоставлялись шуму.
Ученые обнаружили, что области мозга, отвечающие за определение высоты звука, в мозге макак и людей устроены по-разному. В височной извилине, отвечающей за определение частоты звука (извилина Гешля), у людей наблюдалась активность, соответствующая чередованию звуков в следующем порядке: от «высокочастотных» к «низкочастотным», а затем опять к «высокочастотным». У макак это чередование выглядело иначе: «высокочастотный» — «низкочастотный» — «высокочастотный» — «низкочастотный».
Кроме того, анализируя ответ слуховой коры головного мозга людей на гармоничные звуки, ученые выделили специфичные очаги активности, которых в мозге макак найдено не было; при этом слуховая кора макак больше реагировала на шум.
«Эти результаты показывают, что макаки по-другому воспринимают музыку и другие звуки, — говорит доктор Конвей. — Напротив, визуальный опыт макаки, вероятно, очень похож на наш собственный. Это заставляет задуматься об эволюционном влиянии на наше восприятие музыки и речи».
Текст: Анастасия Тихомирова
Divergence in the functional organization of human and macaque auditory cortex revealed by fMRI responses to harmonic tones by Sam V. Norman-Haignere, Nancy Kanwisher, Josh H. McDermott & Bevil R. Conway in Nature Neuroscience (2019).
DOI: 10.1038/s41593-019-0410-7
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен, Одноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.