2022年10月24日

“这听起来是错的”:一项新研究揭示了我们的大脑是如何告诉我们声音何时关闭的

无论是车门没关好，足球中被踢出一脚，还是音乐中的音符放错了地方，我们的耳朵都会告诉我们什么地方听起来不对。一组神经科学家最近发现了大脑是如何区分“正确”和“错误”的声音的——这项研究为我们如何学习复杂的听觉运动任务(如说话或播放音乐)提供了更深入的理解。

纽约大学神经科学中心的助理教授大卫·施耐德(David Schneider)说:“我们通过听我们的动作产生的声音来判断我们是否犯了错误。”他也是这篇发表在该杂志上的论文的资深作者当代生物学．

“这在音乐家或说话的时候是最明显的，但我们的大脑实际上一直在做这个，比如高尔夫球手在听声音她的球杆接触到球。我们的大脑总是在记录一个声音是否符合或偏离预期。在研究中，我们发现大脑能够准确预测声音应该在什么时候发生以及它应该是什么样子。”

研究人员的工作重点是更好地理解日常现象。例如，我们知道车门应该是什么声音，因为我们已经关上了无数次了。然而，当我们把安全带放在车门门框上试图关上它时，我们听到的是不同的声音——“哐当”而不是“砰”的一声。棒球击球手把球打得正正而不是歪着球，或者音乐家听到一个符合旋律的音符而不是破坏旋律的音符，都是如此。

然而，目前还不清楚大脑是如何识别“正确”和“错误”的声音的。了解它是如何做到这一点的，可能会让我们了解健康的大脑是如何学会说话和播放音乐的，以及精神分裂症等神经疾病的问题出在哪里。

为了解决这个问题，施耐德和他的同事们研究了老鼠在执行类似于关闭车门的任务时的神经活动。科学家们训练老鼠用它们的爪子推一个杠杆——就像关车门一样——并且每次杠杆到达一个特定的位置就演奏一个音调。最终，老鼠们确切地学会了杠杆应该发出什么样的声音。如果研究人员删除了声音，播放了错误的声音，或在错误的时间播放了正确的声音，老鼠就会调整它们的行为，就像人类在车门做了一些意想不到的事情时所做的一样。

科学家们记录了老鼠在这些行为中的大脑活动，特别是神经元如何在大脑中做出反应听觉皮层它是大脑的“听觉中心”之一。总的来说，当老鼠按杠杆并听到预期的声音时，这些神经元只有最低限度地活跃。然而，如果研究人员将声音改变到错误的频率——类似于车门的“哐啷”声——或者甚至轻微改变声音的时间，这些神经元就会做出强烈的反应。