То, что к старости наш слух становится хуже – это, казалось бы, уже аксиома. Но почему? Обычно такой эффект связывали с возрастной гибелью волосковых клеток во внутреннем ухе. Однако исследователи из Университета Джонса Хопкинса в своей статье в Journal of Neuroscience сумели показать, что дело как минимум не только в этом, но и в нарушении обработки мозгом общей звуковой картины и способностью «выключать» ненужные звуки в мозге.
В поисках ответов на вопрос о том, как работает мозг в условиях возрастной потери слуха, исследователи из медицинского университета Джонса Хопкинса обнаружили, что старые мыши были менее способны, чем молодые мыши, «отключать» определенные массово активируемые клетки мозга среди окружающего шума. В результате, по их словам, создается «нечеткая» звуковая сцена, из-за которой мозгу трудно сосредоточиться на одном типе звука — например, произносимых словах — и отфильтровывать окружающий шум.
«Слух — это нечто большее, чем ухо», — говорит Патрик Канольд, доктор философии, профессор биомедицинской инженерии в Университете Джона Хопкинса и медицинской школе. Канольд отмечает, что большинство людей испытывают особый вид потери слуха после 65 лет, например, неспособность различать отдельные разговоры в шумном баре или ресторане.
Канольд и его команда зарегистрировали активность 8078 нейронов в области слуховой коры головного мозга 12 старых мышей (16-24 месяцев) и 10 молодых мышей (2-6 месяцев).
Во-первых, исследователи приучили мышей лизать носик с водой, когда они слышали специальный звуковой сигнал. Затем то же упражнение выполнялось во время воспроизведения звукового белого шума на заднем плане. Без добавочного шума старые мыши облизывали носик с водой так же хорошо, как и молодые мыши, когда они слышали звуковой сигнал. Когда исследователи ввели белый шум, в целом, старые мыши хуже улавливали тон и облизывали носик, чем молодые мыши.
Кроме того, молодые мыши имели тенденцию облизывать носик в начале или в конце звука. Более старые мыши лизали его в начале звуковой реплики, но также показывали лизание до того, как был представлен звуковой сигнал, указывая, что они считали, что присутствует звуковой сигнал, когда его не было.
Затем, чтобы увидеть, как нейроны слуховой коры работают непосредственно во время таких тестов на слух, исследователи использовали метод, называемый двухфотонной визуализацией, чтобы заглянуть в слуховую кору у мышей. Методика использует флуоресценцию для идентификации и измерения активности сотен нейронов одновременно. В нормальных условиях, когда схемы мозга работали правильно в присутствии окружающего шума, активность некоторых нейронов повышалась, когда мыши слышали звуковой сигнал, и в то же время другие нейроны подавлялись или отключались. Однако у большинства старых мышей баланс склонился к наличию преимущественно активных нейронов, а нейроны, которые должны были отключаться при воспроизведении звука в присутствии шумного фона, не смогли этого сделать.
Кроме того, исследователи обнаружили, что непосредственно перед сигналом активность нейронов у старых мышей была в два раза выше, чем у молодых, особенно у самцов, что заставляло животных облизывать носик перед началом сигнала.
По словам Канольда, возможной причиной такого результата является то, что «у старых мышей мозг может «срабатывать», вести себя так, как будто он слышит тоновый звук, когда это не так».
Эксперименты с окружающим шумом также показали, что у молодых мышей наблюдались изменения в соотношении активных и неактивных нейронов, в то время как у пожилых мышей в целом были более стабильно активные нейроны. Таким образом, молодые мыши могли подавлять воздействие окружающего шума на активность нейронов слуховой коры, в то время как старые мыши сделать этого не могли, говорят исследователи.
«У пожилых животных окружающий шум, по-видимому, делает активность нейронов более»нечеткой», нарушая способность различать отдельные звуки», — говорит Канольд.
С другой стороны, Канольд считает, что из-за нейропластичности мозга млекопитающих, его можно «научить» справляться с нечеткостью у пожилых животных, включая людей.
«Возможно, есть способы научить мозг фокусироваться на отдельных звуках среди какофонии», — говорит он.
Текст: Алексей Паевский
Kelson Shilling-Scrivo et al, Decreased modulation of population correlations in auditory cortex is associated with decreased auditory detection performance in old mice, The Journal of Neuroscience(2022). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0955-22.2022