Дослідники склали карту мереж мозку, які беруть участь у пошуку слів
Як ми можемо запам'ятати слово, яке хочемо сказати? Ця базова здатність, звана пошуком слів, часто порушується у пацієнтів з ураженням головного мозку. Цікаво, що багато пацієнтів, які можуть назвати слова, які вони бачать, наприклад, ідентифікувати домашню тварину в кімнаті як «кішку», зазнають труднощів з підбором слів у повсякденному спілкуванні.
Вчені довгий час намагалися зрозуміти, як мозок витягує слова під час мови. Нове дослідження вчених з Нью-Йоркського університету проливає світло на цю загадку, знайшовши лівосторонню мережу в дорсолатеральній префронтальній корі, яка відіграє вирішальну роль у неймінгу. Результати, опубліковані в Cell Reports, дають нове розуміння нейронної архітектури мови, пропонуючи потенційні застосування як для нейронауки, так і для клінічних втручань.
Картографування мережі з іменами мозку
Пошук слів є фундаментальним аспектом людського спілкування, що дозволяє нам асоціювати поняття з мовою. Незважаючи на десятиліття досліджень, точна нейронна динаміка, що лежить в основі цього процесу, особливо в природних слухових контекстах, залишається недостатньо вивченою.
Дослідники з Нью-Йоркського університету на чолі з Леяо Ю, аспірантом з біомедичної інженерії, та Аденом Флінкаром, доцентом кафедри біомедичної інженерії та нейронауки Тандонського університету Нью-Йоркського університету в Медичній школі Гроссмана, записали дані електрокортикографії (ECoG) 48 нейрохірургічних пацієнтів для вивчення просторової та часової організації обробки мови в мозку. Використовуючи методи кластеризації без нагляду, дослідники виявили дві окремі, але перекриваючі мережі, відповідальні за пошук слів. Перша, семантична мережа обробки, розташовувалася в середній і нижній лобовій звивині. Ця мережа займалася інтеграцією значень і була чутлива до того, наскільки несподіваним було слово в даному реченні. Друга, мережа планування артикуляції, була розташована в нижній лобовій і прецентральній звивині, які відігравали вирішальну роль у виробництві мови, незалежно від того, чи були слова представлені візуально чи на слух.
Слухова назва та префронтальна кора
Дослідження ґрунтується на десятиліттях роботи в галузі мовної нейронауки. Попередні дослідження показали, що різні ділянки мозку відповідають за запам'ятовування слів залежно від того, бачать вони чи чують. Однак більш ранні дослідження покладалися на обмежені в часі методи вирішення, залишаючи багато невирішених питань про те, як ці мережі взаємодіють в режимі реального часу.
Використовуючи високу просторову та часову роздільну здатність ECoG, дослідники виявили вражаючий вентрально-дорсальний градієнт у префронтальній корі. Вони виявили, що в той час як артикуляційне планування було локалізовано вентрально, семантична обробка була унікально представлена в дорсальній області нижньої лобової звивини та середній лобовій звивині — раніше недооціненому центрі обробки мови.
"Ці результати свідчать про те, що відсутня частина в нашому розумінні обробки мови знаходиться в цьому дорсальному префронтальному відділі. Наше дослідження надає перші прямі докази того, що ця область бере участь у відображенні звуків зі значенням у слуховому контексті» - Леяо Юй, провідний автор.
Наслідки для неврології та медицини
Дослідження має далекосяжні наслідки не тільки для теоретичної нейронауки, але й для клінічного застосування. Дефіцит мови, такий як аномія — нездатність підбирати слова — часто зустрічається при інсультах, травмах мозку та нейродегенеративних розладах. Розуміння точних нейронних мереж, які беруть участь у виборі слів, може призвести до покращення діагностики та цілеспрямованої реабілітаційної терапії для пацієнтів, які страждають на ці стани.
Крім того, дослідження надає дорожню карту для майбутніх досліджень у галузі інтерфейсів мозок-комп'ютер (BCI) та нейропротезування. Розшифровуючи нейронні сигнали, пов'язані з назвою, вчені потенційно можуть розробити допоміжні пристрої для людей з розладами мови, що дозволить їм ефективніше спілкуватися за допомогою прямого зв'язку мозок і комп'ютер.
На даний момент ясно одне: наша здатність називати навколишній світ - це не просто акт запам'ятовування, а результат складної і тонко налаштованої нейронної системи, яка зараз розкривається більш детально, ніж будь-коли раніше.
Джерело: Інженерна школа Тандона при Нью-Йоркському університеті