Vedec z košickej univerzity stojí na čele svetového objavu

Výskumník docent Norbert Kopčo (40) so spolupracovníkmi z Harvard Medical School ako prví určili oblasť mozgu, ktorá slúži na vnímanie vzdialenosti zdroja prichádzajúceho zvuku. Pomôžu tým ľuďom, ktorí majú problémy so sluchom alebo iné mozgové poruchy.

KOŠICE. Nový poznatok získali vedci v experimente, v ktorom 12 dobrovoľníkov so zdravým sluchom počúvalo zvuky s rôznou hlasitosťou a z rôznych vzdialeností. Mali určovať, z akej vzdialenosti prichádzajú zvuky, zatiaľ čo výskumníci sledovali aktivitu ich mozgu.

Hlasitosť zvukov sa menila náhodne. Napriek tomu boli poslucháči schopní veľmi presne rozlišovať vzdialenosti zvukov.

Objav by mal pomôcť pri liečbe sluchu

„Stačilo, keď účastníci rozmýšľali, odkiaľ zvuk znie. Tým, že o tom rozmýšľali, vedeli sme v mozgu identifikovať skupiny neurónov, ktoré na to reagovali,“ hovorí Norbert Kopčo.

„Ľudia so sluchovým postihnutím majú vo všeobecnosti problém s priestorovým vnímaním, napríklad v prostrediach, kde potrebujú počuť len jedného z viacerých hovoriacich. Dnešné načúvacie strojčeky schopnosť priestorového sluchu prakticky nedávajú. Pochopiť ako to robia zdraví ľudia, je potrebné, aby sme tento vnem vedeli prinavrátiť aj sluchovo postihnutým.“

Objav by mal pomôcť pri liečbe sluchových postihnutí, ale aj iných porúch vnímania, napr. v situáciách kedy je potrebné zarovnať sluchový a vizuálny vnem.

Tento poznatok je však užitočný aj pre vývoj nových telekomunikačných systémov a systémov pre virtuálnu realitu, ktoré sprostredkujú sluchové vnemy človeka. Napríklad pri komunikácii na diaľku.

„Pri aplikovaní našich poznatkov spolupracujeme aj s odborníkmi v Oldenburgu v Nemecku, ktorí vyvíjajú načúvacie strojčeky a s výskumníkmi vo Viedni, ktorí vyvíjajú kochleárne implantáty, ktorými sa sluchová informácia dostane do mozgu aj u tých pacientov, ktorí schopnosť počuť normálne, teda ušami, úplne stratili.“

Aj výskumníčka Virginia Best spolupracovala na objave. Práve pripravuje pokus v bezechoickej komore.
Foto: archív Norberta Kopča

Nápad z Košíc, prístroje z Harvardu

Pôsobenie na prestížnej Harvard Medical School nebolo pre docenta Kopča náhodné.

„Robil som doktorát na Bostonskej univerzite a dodnes na nej pôsobím ako hosťujúci výskumník. Tam som sa špecificky začal zaoberať tým, ako človek vníma priestor sluchom. Odborníkov na oblasť sluchovej neurovedy nie je vo svete až tak veľa. Tri-štyri mesiace v roku strávim v Bostone, a keď som získal grant z EÚ na štúdium sluchových mozgových štruktúr, nadviazal som komunikáciu s výskumným tímom Harvardu, ktorý sa tiež zaoberá sluchom, ale primárne z hľadiska sledovania mozgovej aktivity použitím najnovších neinvazívnych techník. Tento experiment sa konal na Harvarde v laboratóriu, ktoré má unikátne špecializované prístroje nevyhnutné pre priame sledovanie malých mozgových oblastí. Veľká časť prípravných prác sa ale urobila tu v Košiciach.“

V našich laboratóriách sa urobili pilotné merania na zdravých ľuďoch, u ktorých sa sledovala iba schopnosť vedieť rozlíšiť vzdialenosť od zdroja zvuku. Mozgovú aktivitu následne sledovalo medicínske zobrazovacie zariadenie v Harvarde.

Tento objav je zatiaľ najväčší úspech docenta Kopča. „Bol som v tíme, ktorý prišiel na podobne dôležitú vec, ale tam som bol iba jedným z riešiteľov, zatiaľ čo tu som bol vedúcim autorom projektu.“

Článok, v ktorom bol objav opísaný, bol uverejnený v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences of USA. Ten je považovaný za tretí najdôležitejší multidisciplinárny vedecký časopis na svete a daný článok spomína aj v úvodníku ako nový dôležitý poznatok, ktorý odporúča čitateľom.

Ako hovorí bruchomluvecká bábka?

Sluchová neuroveda sa zaoberá aj napohľad jednoduchými javmi.

„Teraz pracujeme napríklad na bruchomluveckom efekte,“ tvrdí košický vedec.

Bruchomluvec vyvolá ilúziu, že bábka, ktorú drží v ruke, rozpráva, aj keď zjavne rozpráva on. Prečo si diváci myslia, že hovorí bábka, aj keď ich mozog je schopný identifikovať zdroj zvuku? Alebo prečo nás pri sledovaní televízie neruší, že reproduktor je na strane, pričom hovoriaci herci v strede obrazovky?

„Náš mozog používa jeden zmysel, aby si prepísal informáciu aj o tom druhom. V prípade bruchomluvca vidíme obraz bábky, ktorej sa otvárajú ústa a automaticky si k nej mozog chybne priradí informáciu, že to od nej prichádza reč. Štúdium tejto ilúzie je dôležité preto, že nám ukazuje, aký je mozog plastický a ako si kombinuje informácie získané z rôznych zmyslov. Podobným spôsobom potom môžeme vizuálne pomôcť človeku so sluchovým postihom naučiť sa určovať, odkiaľ skutočne prichádza zvuk. Alebo ho naopak môžeme aj oklamať ako v prípade bruchomluvca.“

Stále je čo objavovať

Ďalšou z tém, ktorými sa sluchoví neurovedci dnes intenzívne zaoberajú, je efekt, ktorý sa neformálne nazýva problémom „kokteilovej party“.

Ide o to, že v zložitom prostredí, kde hovorí veľa rôznych ľudí naraz z rôznej vzdialenosti, smeru a inou intenzitou, je pre poslucháča náročné sústrediť sa iba na jedného.

„Pravdepodobne potrebujete určiť kde je ten človek, na ktorého hlas sa chcete zamerať. Reálne sa vie veľmi málo o tom, ako to robíme v zložitom prostredí. Pritom záleží aj na tom, či hovoria muži alebo ženy. Ale sú situácie keď nevieme určiť kde ten človek je, ale vieme sa sústrediť na jeho reč. Zrejme to vtedy robíme nejako ináč a my zisťujeme ako. Aj tým by sa v budúcnosti mohli zlepšiť načúvacie strojčeky.“

Má sa tu rovnako dobre ako v USA

Spolupráca s Bostonskou a Harvardskou univerzitou a objav, ktorému patrí svetové prvenstvo, robia z docenta Norberta Kopča odborníka presahujúceho hranice našej krajiny. Stále je však výskumníkom na Ústave informatiky Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach.

„V rámci EÚ máme dnes také možnosti pre podporu kvalitného výskumu ako sú v USA. Mám tu rovnaké podmienky, ako by som mal v zahraničí, preto nemám dôvod odísť. Keď človek chce, má na to a je v prostredí, ktoré ho podporuje, vie robiť kvalitný výskum aj v Košiciach.“