Кіріспе

Американдық профессор Эрик Кнудсен Стэнфорд университетінде нейробиология профессоры. Ол Масаказу Конишимен бірге қорадағы соу, tyto alba дыбыс орналасуының екі өлшемді ми картасын ашқаны үшін танымал. Оның жұмысы құсқұйрықтың аудиторлық жүйесіндегі ақпаратты өңдеуді, құсқұйрықтың дамуы мен ересектеріндегі аудиторлық кеңістік картасының пластиктігін, аудио және визуалды тәжірибенің кеңістік картасына әсерін, және жақында назар аудару мен оқыту механизмдерін түсінуге ықпал етті. Ол Лашли сыйлығының, нейробиологиялық ғылымдағы Грубер сыйлығының және Ньюкомб Кливленд сыйлығының иегері және Ұлттық ғылым академиясының мүшесі.

Өмірбаян

Кнудсен Санта-Барбарадағы UC-де білім алып, B бағасын алды. А. зоологиядан кейін нейробиологиялық ғылымдар магистрі. Ол филология ғылымдарының докторы. Д. UC, Сан-Диего 1976 жылы Теодор Х. Буллоктың басқаруымен жұмыс істеді. Кнудсен 1976-1979 жылдары Калифорния технология институтында Конишимен бірге докторантурадан кейінгі науқас болды. Ол 1988 жылдан бері Стэнфорд университетінің медицина мектебінде профессор болып қызмет атқарады және 2001 жылдан 2005 жылға дейін медицина мектебінің нейробиологиялық кафедрасының төрағасы болды.

"Қорған құйрығы" дыбыстық картасы

1978 жылы Кнудсен мен Кониши құсқұйрықтың миында аудио картасын табуды ұсынды. Бұл жаңалық жаңашылдықты туды, өйткені ол мидағы алғашқы соматотоптық емес кеңістікті көрсетті. Карта құсқұстың миының ортасынан, жақтау және алдыңғы жақтау жақтау жағында (MLD) табылған, бұл құрылым қазір төменгі колликулус деп аталады. Көптеген дыбыс локализация карталарынан айырмашылығы, бұл картаның екі өлшемді екендігі анықталды, бірліктер дыбыстың тік және көлденең орналасуын бейнелеу үшін кеңістікте орналастырылған. Кнудсен мен Кониши бұл құрылымдағы бірліктер кеңістіктегі белгілі бір аймақтан шыққан дыбыстарға артықшылықпен жауап беретінін анықтады. 1978 жылғы мақалада картаның екі координаты ретінде биіктік пен азимут (горизонталь жазықтықтағы орналасу) көрсетілген. Кнудсен мен Кониши айналмалы жарты шарлық жолға орнатылған динамикті пайдаланып, соуларға кеңістіктегі әртүрлі орындардан келген дыбыстық стимулдарды ұсынды және нәтижесінде нейрондық белсенділікті жазды. Олар МДЖ-ның бұл бөлігіндегі нейрондар олардың қабылдау өрісінің орналасуына сәйкес ұйымдастырылғанын, азимут кеңістіктік картаның көлденең жазықтығында және биіктік тігінен өзгеріп отыратынын анықтады. Кнудсен осы жаңалықты нақты дыбыс локализациясының механизмдерін зерттеумен жалғастырды. Қоймалық соудың дыбысты анықтау үшін пайдаланатын екі негізгі есту сигналы - ауралық уақыт айырмашылығы (ITD) және ауралық интенсивтілік айырмашылығы (IID). Құлақтары асимметриялық, оң құлақтың ашылуы сол құлаққа қарағанда жоғары. Бұл асимметрия құлақтарының дыбыс деңгейін салыстыра отырып, дыбыстың биіктігін анықтауға мүмкіндік береді. Интерауральдық уақыт айырмашылығы соуылға дыбыстың азимутына қатысты ақпаратты береді; дыбыс алыстағы құлаққа жетуден бұрын дыбыс көзіне жақын құлаққа жетеді, ал бұл уақыт айырмашылығын анықтап, азимуттық бағыт ретінде түсіндіруге болады. Төмен жиіліктерде дыбыстың толқын ұзындығы соудың бетіндегі шудан кеңірек болады, ал шу азимутты анықтауды әсер етпейді. Жоғары жиіліктерде руф тік биіктікке жоғары сезімталдық үшін дыбысты қайталауда рөл атқарады. Сондықтан кең жолақты шудың жоғары және төмен жиіліктері бар, соуль азимут пен биіктік туралы ақпаратты алу үшін ауызша спектрдің айырмашылығын пайдалана алады. 1979 жылы Кнудсен мен Кониши қоралық бүркіттің дыбысты локализациялау кезінде ауызша спектрлік ақпаратты пайдаланатынын көрсетті. Олар кең жолақты дыбыс пен таза дыбыс реңктерін ұсынды. Құстар таза тонды табысты таба алды (себебі олар әлі де IID және ITD-ден ақпарат ала алады), бірақ кең жолақты шуды жергілікті жерде анықтағанда олардың қателігі әлдеқайда төмен болды. Бұл құстар дыбыс спектрінің айырмашылығын дәлдіктерін арттыру үшін пайдаланатынын көрсетеді. Джон Олсен және Стивен Эстерлимен бірге Кнудсен ғарыш картасындағы IID және ITD-ге жауап беру үлгісін зерттеді. Олар соуларға дыбыстық тітіркендіргіштерді ұсынды, ал жазбалар оптикалық тектомадан жасалды. Олар оптикалық тектоманың биіктігі мен азимуты бойынша ұйымдастыруға қатысты алдыңғы нәтижелерге сәйкес, ITD негізінен көлденең осьте, ал IID тік осьте өзгергенін тапты. Алайда, биіктік пен азимут бойынша карта ITD/IID картасымен мүлдем сәйкес келмейді. Азимут пен ИТД- нің қатаң сызықтық байланысы жоқ. Сонымен қатар, IID дыбыс көзінің биіктігін ғана емес, аздап аз мөлшерде азимутты да анықтайды. Ақырында, IID және ITD - бұл құсқұйрық дыбыс орнын анықтау үшін қолданатын жалғыз екі белгі емес, бұл Кнудсеннің дыбыс локализациясының дәлдігіне байланысты жолақтың кеңдігі әсерін зерттеуінде көрсетілген. Көптеген түрдегі белгілер арқылы оптикалық тектондағы биіктік пен азимут картасын жасауға болады.

Дыбыс картасының пластикалық қасиеттері

Стэнфордта Кнудсен аудиторлық дыбыс картасының пластикалық қасиеттерін зерттеді, картаның аудиторлық белгілер мәндері мен олар білдіретін кеңістіктегі орындар арасындағы байланыстарды аудиторлық және визуалды тәжірибемен өзгертуге болады. Кнудсен құлақтың бір бөлігін тығып немесе құлақтың қауырсындарын және құлақтың алдындағы жапсырмаларын алып тастап, құлақтың есту сигналдарын өзгертті. Бастапқыда бұл құстардың дыбыс көзі орналасқан жерді дұрыс бағаламауына себеп болды, өйткені кеңістіктегі әр орынға байланысты белгілер өзгертілген болатын. Алайда уақыт өте келе карта қалыпты дыбыстық картаны қалпына келтіруге ауысты, ол қалыпты емес белгілерге қарамастан, визуалды кеңістіктік картамен сәйкестендірілді. Жаңа ассоциациялар пайда болды аномальді сигналдар мен олардың кеңістіктегі орналасулары арасында картаны құстың алған сигналдарын қоршаған ортаның дәл бейнесіне аудару үшін түзету. Бұл бейімделу жас құстарда тез және кеңінен орын алады. Алайда картада ешқашан қалыпты емес тәжірибе толықтай көрсетілмейді, тіпті сигналдар өте ерте өзгерген кезде де құс ешқашан қалыпты сигналдарды сезінбейді. Бұл картаның белгілі бір туа біткен "бағдарламалануы" бар екенін көрсетеді, ол әдеттегі сезімдік тәжірибені көрсетеді. 1994 жылы Кнудсен есту дыбыс картасы ересек құстың ұзақ пластикалық емес деген идеяны жоққа шығарды; пластикалық кезеңнің сыни кезеңі бар сияқты. Бұрынғы жұмыстар дыбыс картасының өзгеруі тәжірибеде даму кезеңінде шектелгенін көрсетті, ал пластикалық терезенің өтуімен кейінгі өзгерістер болмайды. Стивен Эстерли мен Джон Олсенмен бірге жасаған жұмысында ол ересектердегі жануарлардың жасөспірімдерге қарағанда аздап пластикалық қасиеттерін сақтайтынын көрсетті. Егер құс өмірінің ерте кезеңінде, сезімтал кезеңінде қалыпты емес тітіркендіргіштерге ұшыраса, ересектердің есту картасы тез өзгеріске ұшырайды. Бұл құсқұйрықтың миы ертедегі аномальды тәжірибе кезінде функционалдық байланыстарды қалыптастыратынын көрсетеді, олар аномальды тітіркендіргіштердің қайта оралуы кезінде қайтадан іске қосылуы мүмкін.

Дауыстық картаның көрінісі дамуға басшылық етеді

Кнудсеннің жұмысы аудиторлық дыбыс картасын өзгертетін басым сезімнің көру екенін көрсетті. Бинокулярлы ығыстыратын призмалар соулардың көрнекі әлемін ауыстыру үшін пайдаланылды, бұл дыбыс картасында сәйкес ауысуға әкелді. Тіпті басқа сезімталдық ақпараты құрғаққа оның көру қабілеті бұрмалаушы екенін көрсеткен кезде де, бұл сезім басқа сезімдерге қарағанда туа біткен басымдықты жүзеге асырады. Бұл жағдайда, бұл тұрақты түрде дұрыс емес ақпаратқа сүйену ерекше байқалады: "Тұрмыс басталғаннан бері қоршаған ортамен қарым-қатынас жасау, сұңқарларға олардың стимул көзінің орналасуын көру қабілеті дұрыс емес екенін дәлелдесе де, олар дыбыс локализациясын калибрлеу үшін көруді пайдаланады, бұл жағдайда дыбыс локализациясындағы үлкен қатеге әкеледі". Бұл үстемдіктің шектеулері бар, бірақ 1985 жылы Эрик Кнудсен мен Филис Кнудсен зерттеу жүргізді, онда көру аудио қателігінің көлемін өзгерте алады, бірақ белгісін өзгерте алмайды. Монауралдық тұйықтау мен визуалды орын ауыстыру сезімдік белгілер мен сәйкес кеңістіктегі орындар арасындағы байланыстарды өзгерте отырып, жұмыс механизмдерінде елеулі айырмашылықтар бар: [монауралдық тұйықтау жағдайлары] бойынша міндет - көруді пайдалану [ ] орынды орындарға белгілер мәндерінің қалыпсыз комбинацияларын тағайындау. Керісінше, призмалар визуалды кеңістіктің салыстырмалы түрде ығысуына әкеледі, ал есту сигналдары негізінен өзгермейді. Бұл жағдайда тапсырма - кеңістіктегі қалыпты емес орындарға қалыпты диапазондар мен сигнал мәндерінің комбинацияларын тағайындау.