Ухо издает тонкие звуки в ответ на движения глаз

Исследователи обнаружили, что ухо издает тонкие звуки в ответ на движения глаз, что позволяет им точно определить, куда кто-то смотрит.

Исследование показывает, что эти звуки, потенциально вызванные мышечными сокращениями или активацией волосковых клеток, могут выявить положение глаз.

Это открытие бросает вызов существующим представлениям о функции уха, предполагая, что звуки в ушах могут помочь синхронизировать зрение и восприятие звука. Инновационный подход команды ученых поможет разработать новые клинические тесты и привести к более глубокому пониманию сенсорной интеграции.

Теперь учёные могут определить, куда смотрят чьи-то глаза, просто прислушавшись к их ушам.

«На самом деле вы можете оценить движение глаз, положение цели, на которую будут смотреть глаза, просто по записям, сделанным с помощью микрофона в ушном канале», — комментирует Дженнифер Гро (Jennifer Groh), автор исследования, а также профессор факультета психологии из Университета Дьюка (Duke University).

В 2018 году команда Гро обнаружила, что уши издают тонкий, незаметный шум при движении глаз. В новом отчете, опубликованном в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, команда Дьюка показывает, что эти звуки могут указать, куда смотрят ваши глаза. Это также работает и наоборот. Просто зная, куда кто-то смотрит, Гро с соавторами смогли предсказать, как будет выглядеть форма волны тонкого ушного звука.

Эти звуки могут быть вызваны тем, что движения глаз стимулируют мозг сокращаться либо мышцами среднего уха, которые обычно помогают приглушать громкие звуки, либо волосковыми клетками, которые помогают усиливать тихие звуки.

Точная цель этих звуков в ушах неясна, но первоначальная догадка Гро состоит в том, что это может помочь обострить восприятие людей.

«Мы думаем, что это часть системы, позволяющей мозгу сопоставлять расположение изображений и звуков, хотя наши глаза могут двигаться, а голова и уши — нет», — добавляет Гро.

Понимание взаимосвязи между тонкими звуками в ушах и зрением может привести к разработке новых клинических тестов слуха.

«Если каждая часть уха вносит индивидуальные правила в сигнал барабанной перепонки, то их можно использовать как своего рода клинический инструмент для оценки того, какая часть анатомии уха неисправна», — объясняет Стефани Лович (Stephanie Lovich), один из авторов исследования.

Подобно тому, как зрачки глаз сужаются или расширяются, как апертура фотоаппарата, чтобы регулировать количество поступающего света, уши тоже имеют свой собственный способ регулирования слуха. Ученые долгое время считали, что эти механизмы регулирования звука помогают лишь усиливать тихие звуки или приглушать громкие.

Однако в 2018 году Гро с соавторами обнаружили, что те же самые механизмы регуляции звука активируются движениями глаз. Это позволяет предположить, что мозг сообщает ушам о движениях глаз.

В своем последнем исследовании ученые продолжили свое первоначальное открытие и выяснили, содержат ли слабые слуховые сигналы подробную информацию о движениях глаз.

Чтобы расшифровать звуки человеческих ушей, команда Гро из Университета Дьюка и профессор Кристофер Шера (Christopher Shera) из Университета Южной Калифорнии (University of Southern California) пригласили 16 взрослых людей с неповрежденным зрением и слухом в лабораторию Гро в Дареме, чтобы пройти довольно простой тест на зрение.

Участники смотрели на статическую зеленую точку на экране компьютера, затем, не двигая головой, отслеживали глазами точку, когда она исчезала, а затем снова появлялась вверх, вниз, влево, вправо или по диагонали от начальной точки. Это дало команде Гро широкий спектр слуховых сигналов, генерируемых при движении глаз по горизонтали, вертикали или диагонали.

Айтрекер записывал, куда двигались зрачки участников, и сравнивал их со звуками в ушах, которые записывались с помощью пары наушников со встроенным микрофоном.

Исследовательская группа проанализировала звуки в ушах и обнаружила уникальные признаки разных направлений движения. Это позволило им понять код звука в ушах и вычислить, куда смотрят люди, просто внимательно изучая звуковую волну.

«Поскольку диагональное движение глаз — это всего лишь горизонтальный и вертикальный компоненты, мой коллега по лаборатории и соавтор исследования Дэвид Мерфи понял, что можно взять эти два компонента и угадать, какими они будут, если соединить их вместе», — добавил Лович.

«Тогда вы можете пойти в противоположном направлении и посмотреть на колебание, чтобы предсказать, что кто-то смотрел на 30 градусов влево».

Сейчас Гро начинает изучать, играют ли эти звуки в ушах роль в восприятии.

Один набор проектов посвящен изучению того, как звуки в ушах при движении глаз могут различаться у людей с потерей слуха или зрения.

Гро также проверяет, будут ли люди, у которых нет потери слуха или зрения, генерировать ушные сигналы, которые могут предсказать, насколько хорошо они справляются с задачей локализации звука, например, определить, где находится машина скорой помощи во время вождения, что основано на отображении слуховой информации.

«Некоторые люди ежедневно получают действительно воспроизводимый сигнал, и вы можете быстро его измерить», — заключает Гро. «Можно ожидать, что эти люди будут действительно хорошо справляться с зрительно-слуховыми задачами по сравнению с другими людьми, у которых они более вариативны».

Статья по теме: Могут ли упражнения для глаз помочь при головокружении?