新的研究表明我们的大脑如何告诉我们什么时候声音关闭

无论是车门未正确关闭、足球中的一脚踢，还是音乐中放错的音符，我们的耳朵都会告诉我们什么时候听起来不正确。一组神经科学家最近发现了大脑如何区分“正确”和“错误”的声音——这项研究让我们更深入地了解了我们如何学习复杂的音频运动任务，比如说话或播放音乐。

纽约大学神经科学中心助理教授、该论文的高级作者大卫施耐德说：“我们倾听我们的动作产生的声音，以确定我们是否犯了错误。”该论文发表在《当代生物学》杂志上。 .

“这对于音乐家或说话时最为明显，但我们的大脑实际上一直在这样做，例如当一名高尔夫球手聆听她的球杆与球接触的声音时。我们的大脑总是在记录声音是否匹配或偏离预期。在我们的研究中，我们发现大脑能够准确预测声音应该何时发生以及听起来应该是什么样的。

研究人员的工作重点是更好地理解日常现象。例如，我们知道车门应该发出什么样的声音，因为我们已经将它们关了无数次。然而，当我们将安全带留在车门框上并试图将其关闭时，我们会听到不同的声音——“叮当声”而不是“砰砰声”。这与棒球中的击球手一样，他直接击打投出的球，而不是仅仅将球打翻——或者当音乐家听到一个符合旋律而不是破坏旋律的音符时。

然而，目前尚不清楚大脑如何从“错误”声音中识别“正确”。了解它是如何做到这一点的，可能有助于了解健康的大脑如何学习说话和演奏音乐，以及精神分裂症等神经疾病中出了什么问题。

为了解决这个问题，施耐德和他的同事研究了老鼠在执行类似于关车门的任务时的神经活动。科学家们训练老鼠用爪子推动杠杆——就像关上车门一样——每次杠杆到达特定位置时都会发出声音。最终，老鼠确切地知道了杠杆应该听起来像什么。如果研究人员移除声音、播放错误的声音或在错误的时间播放正确的声音，老鼠就会调整它们的行为，就像人类在车门发生意外时所做的那样。

科学家们记录了小鼠在这些行为期间的大脑活动——特别是，神经元在听觉皮层中的反应，听觉皮层是大脑的“听力中心”之一。总体而言，当老鼠推动杠杆并听到预期的声音时，这些神经元只有最低限度的活跃。然而，如果研究人员将声音更改为错误的频率——类似于车门的“叮当声”——或者甚至稍微改变声音的时间，这些神经元就会产生强烈的反应。

该研究的主要作者、施耐德实验室的博士后研究员尼古拉斯·奥德特(Nicholas Audette)观察到：“听觉皮层似乎不是发出所听到的信号，而是所听到的是否符合或违反其预期。”

此外，研究人员发现，如果他们完全忽略了声音——类似于关门不够用力——他们观察到一组选定的神经元在声音应该发生的时候变得活跃。

施耐德指出：“因为这些神经元中的一些神经元在实际播放声音时会被激活，这就好像大脑正在回忆它认为会听到的声音的记忆。”

除了在日常行为中预测自身产生的声音外，施耐德和他的同事们正在研究的大脑回路被认为在精神分裂症等疾病中出现故障，导致感知到实际上并非如此的“幻音”那里。他们的希望是，通过了解健康大脑中的这些大脑回路，他们可以开始了解疾病期间可能出现的问题。

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