إن التعرض المبكر للصوت في الرحم مفيد وربما ضروري للتطور السمعي

 

تشير دراسة جديدة بقيادة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى أن المدخلات الحسية المتدهورة مفيدة وضرورية للتطور السمعي. الائتمان: جوزيه لويس أوليفاريس ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

تشير دراسة النمذجة إلى أن البيئة المكتومة في الرحم تهيئ قدرة الدماغ على تفسير بعض أنواع الأصوات.

داخل الرحم ، يمكن أن تبدأ الأجنة في سماع بعض الأصوات في حوالي 20 أسبوعًا من الحمل.

بسبب تأثير كتم السائل الأمنيوسي والأنسجة المحيطة ، فإن الإدخال الذي يتعرضون له يقتصر على الأصوات منخفضة التردد.

تشير دراسة بحثية جديدة بقيادة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى أن هذه المدخلات الحسية المتدهورة مفيدة ، وربما ضرورية ، للتطور السمعي.

باستخدام نماذج حاسوبية بسيطة للمعالجة السمعية البشرية ، أظهر العلماء أن قصر الإدخال في البداية على الأصوات منخفضة التردد حيث تعلمت النماذج أداء مهام معينة أدى في الواقع إلى تحسين أدائها.

جنبًا إلى جنب مع دراسة سابقة أجراها نفس فريق البحث ، والتي أظهرت أن التعرض المبكر للوجوه الباهتة يحسن القدرة التعميمية اللاحقة لنماذج الكمبيوتر على التعرف على الوجوه ، تشير النتائج إلى أن تلقي مدخلات حسية منخفضة الجودة قد يكون مفتاحًا لبعض جوانب تطور الدماغ.

"بدلاً من التفكير في الجودة الرديئة للمدخلات باعتبارها قيدًا تفرضه علينا البيولوجيا ، يتخذ هذا العمل وجهة نظر مفادها أن الطبيعة ربما تكون ذكية ويعطينا النوع الصحيح من الزخم لتطوير الآليات التي أثبتت لاحقًا أنها شديدة يقول باوان سينها ، أستاذ الرؤية وعلم الأعصاب الحسابي في قسم الدماغ والعلوم المعرفية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والذي قاد فريق البحث ، إنه مفيد عندما يُطلب منا التعامل مع مهام التعرف الصعبة ".

في الدراسة الجديدة ، أظهر الباحثون أن تعريض نموذج حسابي للنظام السمعي البشري لمجموعة كاملة من الترددات منذ البداية أدى إلى سوء أداء التعميم في المهام التي تتطلب استيعاب المعلومات على مدى فترات زمنية أطول - على سبيل المثال ، تحديد المشاعر من مقطع صوتي.

من وجهة النظر التطبيقية ، تشير النتائج إلى أن الأطفال المولودين قبل الأوان قد يستفيدون من التعرض لأصوات ذات تردد منخفض بدلاً من الطيف الكامل للترددات التي يسمعونها الآن في وحدات العناية المركزة لحديثي الولادة ، كما يقول الباحثون.

Marin Vogelsang و Lukas Vogelsang ، وكلاهما طالب حاليًا في EPFL Lausanne ، هما المؤلفان الرئيسيان للدراسة ، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Developmental Science.

سيدني دياموند ، طبيب أعصاب متقاعد ، وهو الآن باحث تابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، هو أيضًا مؤلف الورقة البحثية.

منذ عدة سنوات ، أصبح سينها وزملاؤه مهتمين بدراسة كيفية تأثير المدخلات الحسية منخفضة الجودة على التطور اللاحق للدماغ.

نشأ هذا السؤال جزئيًا بعد أن أتيحت الفرصة للباحثين لمقابلة ولد صغير ولد مصابًا بإعتام عدسة العين ولم تتم إزالته إلا في الرابعة من عمره.

كشفت الدراسات أن بصره كان شبه طبيعي ، مع استثناء واحد ملحوظ: كان أداؤه ضعيفًا للغاية في التعرف على الوجوه.

كما كشفت دراسات أخرى عن الأطفال الذين ولدوا مكفوفين عن عيوب في التعرف على الوجوه بعد استعادة بصرهم.

افترض الباحثون أن هذا الضعف قد يكون نتيجة لفقدان بعض المدخلات البصرية ذات الجودة المنخفضة التي يتلقاها الرضع والأطفال الصغار عادة.

عندما يولد الأطفال ، تكون حدة البصر لديهم ضعيفة للغاية - حوالي 20/800 ، 1/40 قوة الرؤية العادية 20/20.

مع نمو الطفل ، تصبح المستقبلات أكثر كثافة وتتحسن حدة البصر.

يقول سينها: "كانت النظرية التي اقترحناها أن هذه الفترة الأولية من الرؤية الضبابية أو المتدهورة كانت مهمة جدًا. ولأن كل شيء ضبابي للغاية ، يحتاج الدماغ إلى الاندماج في مناطق أكبر من المجال البصري".

لاستكشاف هذه النظرية ، استخدم الباحثون نوعًا من النماذج الحسابية للرؤية تُعرف باسم الشبكة العصبية التلافيفية.

قاموا بتدريب النموذج على التعرف على الوجوه ، وإعطائه إما مدخلات ضبابية متبوعة لاحقًا بإدخال واضح ، أو مدخلات واضحة من البداية.

وجدوا أن النماذج التي تلقت مدخلات غامضة في وقت مبكر أظهرت أداء تعميم متفوق في مهام التعرف على الوجه.

كانت المجالات المستقبلة للشبكات العصبية - حجم المنطقة المرئية التي تغطيها - أكبر من الحقول المستقبلة في النماذج المدربة على المدخلات الواضحة من البداية.

بعد نشر تلك الدراسة في عام 2018 ، أراد الباحثون استكشاف ما إذا كانت هذه الظاهرة يمكن رؤيتها أيضًا في أنواع أخرى من الأنظمة الحسية.

بالنسبة للاختبار ، يختلف الجدول الزمني للتطور قليلاً ، حيث يولد الأطفال الناضجون بسمع شبه طبيعي عبر طيف الصوت.

خلال فترة ما قبل الولادة ، وبينما لا يزال الجهاز السمعي في طور النمو ، يتعرض الأطفال لتدهور جودة الصوت في الرحم.

"إذا قدمت مدخلات بتردد كامل من البداية ، فأنت بذلك تزيل الزخم من جزء من الدماغ لمحاولة اكتشاف بنية زمنية طويلة المدى أو ممتدة. يمكن أن يمر من خلال الهيكل الزمني المحلي فقط ،" يقول سينها.

يقترح الباحثون أنه بالنسبة للأطفال المولودين قبل الأوان ، قد يكون من المفيد تعريضهم لأصوات منخفضة التردد بشكل أساسي بعد الولادة ، لتقليد الظروف الشبيهة بالرحم التي يفوتونها.

يستكشف فريق البحث الآن مجالات أخرى قد يكون فيها هذا النوع من المدخلات المتدهورة مفيدًا لنمو الدماغ.

وتشمل هذه جوانب الرؤية ، مثل إدراك اللون ، وكذلك المجالات المختلفة نوعيا مثل التطور اللغوي.

"أشعر أن هذا العمل يوضح المفاجآت المرضية التي يقدمها لنا العلم. لم نتوقع أن الأفكار التي نشأت من عملنا مع الأطفال المكفوفين خلقيًا سيكون لها تأثير كبير على تفكيرنا حول الاختبار. ولكن يبدو أن هناك قواسم مشتركة جميلة بين المفاهيم المجالين. وربما هذا الخيط المشترك يتجاوز هاتين الطريقتين الحسيتين. من الواضح أن هناك مجموعة من الأسئلة البحثية المثيرة التي تنتظرنا. "

تم تمويل البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة.