Jak słyszy mózg? Tonotopowa organizacja kory słuchowej

Potrafimy odróżniać tony wysokie od niskich dzięki specyficznej, tonotopowej budowie ślimaka oraz nerwu przewodzącego bodźce dźwiękowe do mózgu. Wszystko wskazuje na to, że podobna organizacja występuje też w tych jego obszarach, które odbierają dźwięki. Tonotopowość kory słuchowej to jeden z ważniejszych kierunków badań w Naukowym Centrum Obrazowania Biomedycznego (NCOB) Instytutu Fizjologii i Patologii Słuchu.

Dr inż. TOMASZ WOLAK
NAUKOWE CENTRUM OBRAZOWANIA BIOMEDYCZNEGO
INSTYTUT FIZJOLOGII I PATOLOGII SŁUCHU

Fala akustyczna powoduje drgania błony bębenkowej, które – przechodząc przez przedsionek – trafiają do ślimaka w uchu wewnętrznym. Tam rozchodzą się w płynie (endolimfie), pobudzając komórki rzęsate. Wzdłuż ślimaka rozłożone są komórki rzęsate wewnętrzne i zewnętrzne, które wchodzą w skład narządu Cortiego. Zależnie od usytuowania, reagują one na różne częstotliwości drgań mechanicznych. Dlatego zakres częstotliwości fal akustycznych rozróżnianych przez człowieka jest szeroki – od ok. 20 Hz (w szczycie ślimaka) do ok. 20 kHz (przy podstawie). Właściwość tę nazywa się tonotopią ślimaka.

Co istotne, tonotopowy charakter zachowuje także nerw ślimakowy (nerw VIII), przewodzący impulsy do mózgu – każda ze składających się na niego komórek nerwowych (a jest ich aż 20–30 tys.) odpowiada za inną częstotliwość. Naukowcy doszli więc do wniosku, że tonotopowy charakter mają też przypuszczalnie te obszary kory mózgowej, które odpowiadają za odbiór impulsów płynących z ucha. Słuchamy bowiem uszami, jednak w rzeczywistości „słyszy” mózg. To on rozpoznaje ostatecznie rodzaj dźwięku i odpowiednio na niego reaguje. Dlatego obecnie to właśnie kora mózgowa i jej organizacja jest głównym przedmiotem badań.

Organizacja tonotopowa ślimaka w uchu wewnętrznym.

Organizacja tonotopowa ślimaka w uchu wewnętrznym.

Kora słuchowa na obrazach fMRI
Kora słuchowa zlokalizowana jest w górnym zakręcie płatów skroniowych. Ma ona charakterystyczną budowę – tzw. pierwotna kora słuchowa, która rejestruje dźwięki i działa jak mikrofon w mózgu, łączy się z obszarami tzw. asocjacyjnej (wtórnej) kory słuchowej, w której następuje dalsze przetwarzanie informacji. Wyróżnia się w niej m.in. region odpowiedzialny za rozumienie mowy (obszar Wernickego).
Niegdyś brakowało nieinwazyjnych metod badania wyższych pięter drogi słuchowej. Z pomocą przyszła technika funkcjonalnego badania mózgu za pomocą rezonansu magnetycznego (fMRI), która pozwala obserwować pobudzenie komórek nerwowych w obrębie mózgowia. Zasada działania fMRI jest stosunkowo prosta. Mózg, podobnie jak inne narządy w ciele ludzkim, wymaga ciągłego dostarczania tlenu, aby – przy udziale glukozy – wytwarzać niezbędną energię.


Więcej w wydaniu maj/czerwiec 2014 (3/137/2014)
http://slysze.inz.waw.pl/w-numerze-51332013-wrzesienpazdziernik/

KUP TERAZ
http://www.inz.waw.pl/web/wydawnictwa/isklep.php