Ушные мышцы напрягаются, когда человек прислушивается

Люди практически утратили способность двигать ушами, но это не значит, что ушные мышцы всегда неактивны. Ученые из Германии и США измеряли электромиографические сигналы от задней и верхней ушных мышц (PAM и SAM) в то время, как люди прислушивались к целевому звуковому стимулу в присутствии отвлекающих. Опыты были трех уровней сложности. SAM сильнее активировались во время сложных испытаний по сравнению с легкими и средними. Активность PAM увеличивалась, когда стимулы воспроизводились из динамика, расположенного позади участников, а не спереди.

Credit:
123rf.com

Наши предки могли двигать ушами, что помогало им лучше слышать. В ходе эволюции почти все люди утратили эту способность, а ушные мышцы стали одним из рудиментов. Исследователи из Германии и США, изучающие функцию этих мышц, обнаружили, что они активируются не только при движении ушной раковины, но и когда люди прислушиваются и пытаются распознать один звук в присутствии других.

В 2020 году эта же группа ученых показала, что электромиографические (ЭМГ) сигналы от задней, передней, верхней и поперечной ушных мышц (PAM, AAM, SAM и TAM) могут служить индикаторами направления слухового внимания. Когда человек осознанно концентрируется на одном аудиопотоке, игнорируя конкурирующий поток, сильнее всего активируются PAM и SAM, которые также являются крупнейшими ушными мышцами, тянущими ушную раковину вверх и назад. 

В новом исследовании ученые выдвинули гипотезу о том, что ушные мышцы не просто работают рефлекторно, а являются частью механизма усиления внимания при сложных слуховых задачах. Чтобы подтвердить свою гипотезу, авторы анализировали сигналы ЭМГ от ушных мышц (PAM и SAM) 20 человек (12 мужчин и 8 женщин) с нормальным слухом и когнитивными способностями.

Во время эксперимента электроды прикреплялись к ушным мышцам участников. Целевым стимулом была аудиокнига, в которой женский голос говорил на различные темы, по одной минуте на тему. Отвлекающими стимулами были два подкаста, в одном звучал мужской голос, в другом — женский (похожий на голос, озвучивающий аудиокнигу). Аудиосигналы подавались из динамиков, расположенных или перед участниками, или позади них. Для исключения пространственного разделения сигналов оба вида стимулов подавались из одного и того же динамика. Каждый участник прошел 12 пятиминутных испытаний, разделенных на три уровня сложности.

На легком уровне отвлекающим стимулом был мужской голос, который был на 10 дБ тише целевого стимула. На среднем уровне добавлялся женский голос, вместе два отвлекающих стимула были на 2 дБ тише целевого. И на самом сложном уровне громкость отвлекающих стимулов повышалась. После каждого испытания участники оценивали уровень своих усилий по 7-балльной шкале и то, как часто они теряли нить повествования в аудиокниге. Также им предлагали вспомнить, о чем говорилось в аудиокниге.

В результате эксперимента ученые обнаружили, что левая и правая SAM значительно сильнее активировались во время сложных испытаний по сравнению с легкими и средними, которые не различались между собой. PAM реагировала на изменение направления звуковых сигналов — ее активность значительно увеличивалась, когда стимулы воспроизводились из динамика, расположенного позади участников, а не спереди. Этот результат согласуется с предыдущими исследованиями, показавшими, что активность PAM увеличивается, когда источник звука находится вне поля зрения участника.

Уровень усилий, самостоятельно оцениваемый участниками, возрастал в соответствии со сложностью испытаний, а точность ответов на третьем уровне сложности значительно уменьшалась. Оценка того, как часто участники теряли нить повествования в аудиокниге (теряли целевой звуковой сигнал), коррелировала с уровнями активности SAM. Этот результат говорит о том, что активность SAM может служить показателем усилий при распознавании целевых звуков, хотя неясно, улучшает ли активность этих мышц слух людей.

Исследование подтверждает, что активность крупных ушных мышц все еще играет важную роль в сосредоточенном слушании. Эти мышцы работают не просто рефлекторно, а могут быть частью механизма направленного внимания.

В дальнейшем авторы планируют изучить активность ушных мышц у людей разных возрастов и с нарушением слуха, а также выяснить, влияет ли напряжение этих мышц на восприятие и искажение звуковых сигналов.

Генная терапия восстановила слух у пяти пациентов с наследственной глухотой

Источник:

Schroeer A., et. al. Electromyographic correlates of effortful listening in the vestigial auriculomotor system. // Frontiers in Neuroscience 18, 1-15 (2025), published online 31 January 2025. DOI: 10.3389/fnins.2024.1462507

Добавить в избранное