Исследователи Нью-Йоркского университета, возможно, наконец-то разгадали тайну того, как речь обрабатывается в мозгу.
Неврологи знают, что речь некоторое время обрабатывается в слуховой коре, а моторная кора выполняет любопытную деятельность. Однако, как задействована эта последняя кора, до сих пор оставалось загадкой. Новое исследование, проведенное двумя учеными из Нью-Йоркского университета, выявило одного из последних противников процесса открытия, который начался более полутора веков назад. В 1861 году французский невролог Пьер Поль Брока определил то, что впоследствии стало известно как «зона Брока». Это область задней нижней лобной извилины.
Эта область отвечает за обработку и понимание речи, а также за ее воспроизведение. Интересно, что у коллеги-ученого, которого Брока пришлось оперировать, после операции полностью отсутствовала область Брока. Тем не менее, он все еще мог говорить. Однако сначала он не мог составлять сложные предложения, но со временем восстановил все речевые способности. Это означало, что вмешалась другая область, и была задействована определенная доля нейропластичности.
В 1871 году немецкий невролог Карл Вернике обнаружил еще одну область, ответственную за обработку речи посредством слуха, на этот раз в верхней задней височной доле. Сейчас она называется зоной Вернике. Модель была обновлена в 1965 году выдающимся поведенческим неврологом Норманом Гешвиндом. Обновленная карта мозга известна как модель Вернике-Гешвинда.
Вернике и Брока получили свои знания, изучая пациентов с поражением определенных отделов головного мозга. В 20 веке электрическая стимуляция мозга стала давать нам еще большее понимание внутренней работы мозга. Пациентам, перенесшим операцию на головном мозге в середине века, давали слабую электрическую стимуляцию мозга. Ток позволил хирургам избежать повреждения критически важных участков. Но это также дало им больше информации о том, какие области контролируют какие функции.
С появлением фМРТ и других технологий сканирования мы смогли наблюдать за активностью в областях мозга и за тем, как язык перемещается по ним. Теперь мы знаем, что импульсы, связанные с языком, проходят между областями Бока и Вернике. Общение между ними помогает нам понять грамматику, звучание слов и их значение. Другая область, веретенообразная извилина, помогает нам классифицировать слова.
Те, у кого повреждена эта часть, плохо читают. Это позволяет нам улавливать метафоры и размеры, например, в поэзии. Оказывается, обработка речи затрагивает гораздо больше областей мозга, чем считалось ранее. Задействованы все основные доли. По словам профессора психологии и неврологии Дэвида Поппеля из Нью-Йоркского университета, исследования в области нейробиологии, дав нам так много, стали слишком близорукими. Поппель говорит, как восприятие и приводит к действию пока неизвестно.
Неврология, по его мнению, нуждается в всеобъемлющей теме и в заимствовании из других дисциплин. Теперь, в исследовании, недавно опубликованном в журнале Science Advances, Поппель и постдок. М. Флоренсия Ассанео, расследуйте один из последних споров о том, как мозг обрабатывает язык. Вопрос в том, почему задействована моторная кора? Классически эта область контролирует планирование и выполнение движения. Итак, какое отношение это имеет к языку?
Когда вы слушаете чью-то речь, ваши уши улавливают звуковые волны и превращают их в электрические импульсы, которые проходят по вашим нервам в различные части мозга. По словам Пиппеля, «мозговые волны скользят по звуковым волнам. В первую очередь они идут в слуховую кору, куда транслируется «огибающая» или частота. Затем он разрезается на куски, известные как захваченный сигнал. Исследователи были поставлены в тупик из-за того, что часть этого сигнала попадает в моторную кору.
Конечно, вы двигаете ртом, когда говорите, и множеством других частей лица. Таким образом, моторная кора по существу отвечает за физику речи. Но почему он должен быть вовлечен в процесс интерпретации? По словам Ассанео, это похоже на то, как будто мозгу нужно проговорить слова про себя, чтобы расшифровать то, что было сказано. Однако такие толкования вызывают споры. Захваченный сигнал не всегда попадает в моторную кору. Так эти сигналы начинаются в слуховой коре или где-то еще?
Что сделали Ассанео и Поппель, так это то, что они взяли хорошо известный факт, что сигналы, захваченные слуховой корой, обычно имеют частоту около 4,5 герц. Затем из лингвистики они обнаружили, что это также является средней скоростью произнесения слогов почти во всех языках на Земле. Может ли быть нейрофизиологическая связь? Ассанео набрал добровольцев и заставил их слушать слоги, из которых складывались бессмысленные слова, с частотой от 2 до 7 герц. Если захваченные сигналы шли из слуховой в моторную кору, захваченные сигналы должны регистрироваться на протяжении всего теста.
Поппель и Ассанео обнаружили, что захваченный сигнал действительно идет от слуховой к моторной коре и поддерживает связь на частоте до 5 герц. Еще выше - и сигнал пропал. Компьютерная модель показала, что моторная кора внутренне колеблется с частотой 4-5 герц, с такой же скоростью произносятся слоги почти на любом языке. Поппель ссылается на междисциплинарный подход к нейробиологии для этого открытия. Будущие исследования продолжат изучать ритмы мозга и то, как синхронность между областями позволяет нам расшифровывать и формулировать речь.