Звук как свет: Надежда услышать музыку
Внутреннее ухо здорового человека содержит чувствительные волосковые клетки, которые улавливают колебания и передают сигнал на нейроны. Распространенная причина глухоты — повреждение этих клеток в результате травмы или наследственного порока. При возможности, в этих случаях больным можно вживить кохлеарные имплантаты прямо в улитку внутреннего уха. Такие приборы заменяют волосковые клетки, непосредственно стимулируя ведущие к слуховым центрам мозга нейроны.
Несмотря на все возможности современной техники, даже самые качественные имплантаты неспособны передать таким людям все богатство музыки, помочь им действовать в условиях шума, или научиться слышать некоторые тональные языки — например, мандаринский (гуаньхуа, разговорный китайский).
Дело в том, что в них пока не удается использовать более 20 отдельных электродов, что несравнимо с несколькими тысячами волосковых клеток, которые насчитывает нормальное внутреннее ухо человека. А пойти самым простым путем и «упаковать» в имплантат большее число электродов невозможно: они размещаются в окружении живых тканей, проводящих электричество, и сигналы от слишком близко расположенных электродов будут интерферировать.
Есть и другой вариант: научиться «раздражать» нейроны точечным воздействием лазера. Чтобы опробовать эту идею, группа американских ученых во главе с Клаусом-Питером Рихтером (Claus-Peter Richter) облучали инфракрасными импульсами нейроны внутреннего уха глухих морских свинок. При этом исследователи фиксировали электрическую активность в нижнем холмике (brachium colliculi caudalis) — области среднего мозга, служащей «прокладкой» между внутренним ухом и корой головного мозга.
Ученые составляли частотные «карты» возбуждения нижнего холмика, которые хорошо демонстрируют качество и разнообразие информации о звуковом возбуждении, которая передается на мозг из внутреннего уха. Оказалось, что при обычном стимулировании электродами «карта» выглядела расплывчатой, зато при стимуляции инфракрасным лучом — столь же четкой, как и у здоровых свинок.
Каким именно образом излучение стимулирует появление сигнала в нейронах — совершенно непонятно, поскольку эти клетки не содержат светочувствительных белков. Возможно, ответственность за это несет локальное повышение температуры, вызванное облучением.
Следующей своей задачей команда Клауса-Питера Рихтера видит в разработке миниатюрных компонентов будущего имплантата — лазеров, датчиков и оптоволоконных соединений, которые смогут улавливать звуковые колебания и передавать их дальше на нейроны. О других возможностях «апгрейда» человеческого тела читайте: «Homo technicus».
По публикации New Scientist Tech