Percibir el habla requiere aquietar ciertos tipos de células cerebrales, informa un equipo de investigadores de UConn Health y la Universidad de Rochester en un próximo número de la revista Journal of Neurophysiology . Su investigación revela una población previamente desconocida de células cerebrales y abre una nueva forma de entender cómo escucha el cerebro, según un artículo de la Universidad de Connecticut, UConn Today .
La investigación revela una población previamente desconocida de células cerebrales que responden a la frecuencia de modulación de amplitud, esencial para la audición.
El cerebro nunca está en silencio. Las células del cerebro, conocidas como neuronas, 'parlotean' constantemente. Cuando una neurona se excita, se conecta y 'charla' más fuerte. Siguiendo con la misma analogía, se podría decir que una neurona con máxima excitación 'grita'. Cuando un amigo dice tu nombre, tus oídos señalan a las células del del cerebro. Esas células están en sintonía con la llamada frecuencia de modulación de amplitud. Es la frecuencia a la que cambia la amplitud o el volumen del sonido en el tiempo.
La modulación de la amplitud es muy importante para el habla humana. Contienen mucho significado. Si los patrones de modulación de amplitud se amortiguan, el habla se vuelve mucho más difícil de entender. Investigadores (Duck O. Kim y Shigeyuki Kuwada, de UConn Health ) han descubierto que hay grupos de neuronas muy sintonizadas con rangos de frecuencia específicos de modulación de amplitud. Tal grupo de neuronas podrían enfocarse en sonidos con frecuencias de modulación de amplitud alrededor de 32 Hertz (Hz), o 64 Hz, o 128 Hz, u otras frecuencias dentro del rango de audición humana. Pero varios estudios previos del cerebro demostraron que las poblaciones de neuronas expuestas a sonidos específicos de amplitud modulada se excitan en patrones aparentemente desorganizados. Las respuestas pueden parecer un revoltijo estridente, no los patrones organizados y predecibles que se esperan de la teoría.
La audición binaural es esencial para localizar de dónde proviene un sonido. Kuwada y Kim, ambos profesores de la Facultad de Medicina, comenzaron a colaborar en 2005 sobre cómo el procesamiento neuronal de la modulación de amplitud influye en la forma en que reconocemos el habla. Tenían mucha experiencia en el estudio de neuronas individuales en el cerebro y, junto con Laurel Carney de la Universidad de Rochester, idearon un plan ambicioso: investigarían sistemáticamente cómo reaccionaba cada neurona en una parte específica del cerebro de un cierto sonido cuando ese sonido fue modulado en amplitud, y cuando no lo fue. Estudiaron respuestas aisladas de una sola neurona de 105 neuronas en el colículo inferior (una parte del tronco encefálico) y 30 neuronas en el cuerpo geniculado medial (una parte del tálamo) de conejos. El estudio tuvo una duración de años hasta obtener los datos que necesitaban.
Después de años de meticulosa medición, los tres investigadores se sorprendieron con los resultados de su análisis: había una población de neuronas hasta ahora desconocida que hacían exactamente lo contrario de lo que se había predicho anteriormente. En lugar de excitarse cuando escucharon ciertas frecuencias moduladas en amplitud, se calmaron. Cuanto más se modulaba en amplitud el sonido en una frecuencia de modulación específica, más silenciosos se volvían.
Fue particularmente intrigante porque durante mucho tiempo se ha entendido que el sistema visual del cerebro funciona de manera similar. Una población de neuronas visuales (llamadas neuronas "ON") se excita con ciertos estímulos visuales mientras, al mismo tiempo, se suprime otra población de neuronas (llamadas neuronas "OFF").
Los nuevos hallazgos podrían ser particularmente útiles para las personas que han perdido la capacidad de escuchar y comprender la palabra hablada. Si se les puede ofrecer terapia con un implante que estimule las células cerebrales directamente, podría intentar igualar el comportamiento natural del cerebro auditivo.
“No se debería excitar todas las neuronas; debería tratar de igualar la forma en que el cerebro responde a los sonidos, con algunas neuronas excitadas y otras suprimidas ”, dice Kim.
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud.
Artículo original: Kim DO, Carney LH, Kuwada S. Las funciones de transferencia de modulación de amplitud revelan poblaciones opuestas tanto en el colículo inferior como en el cuerpo geniculado medial. Revista de neurofisiología . 2020. DOI: https://doi.org/10.1152/jn.00279.2020 .
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