Нове дослідження показує, як мозок обробляє мову
Прогрес у візуалізації мозку, зроблений за останні 10 років, показав, що дуже складні когнітивні завдання, такі як обробка мови, залежать не тільки від певних областей кори головного мозку, а й від шляхів волокон білої речовини, які їх з'єднують.
"Завдяки цій новій технології вчені почали розуміти, що в мовній мережі існує набагато більше шляхів сполучення, ніж ми спочатку думали", - сказав Стівен Вілсон, який нещодавно приєднався до відділу мови, мови та слуху в Університеті Арізони як доцент.
"Вони, ймовірно, матимуть різні функції, тому що мозок - це не просто однорідний конгломерат клітин, але не було багато доказів того, яка інформація передається по різних шляхах".
Працюючи у співпраці зі своїми колегами з Університету Ерзони, кафедри неврології Каліфорнійського університету в Сан-Франциско та Наукового інституту та університетської лікарні Сан-Раффаеле в Мілані, Італія, Вільсон виявив, що не тільки важливі шляхи з'єднання обробка мови, але вони спеціалізуються на різних завданнях.
Дві зони мозку, які називаються областю Брока та Верніке, служать головними обчислювальними вузлами, що лежать в основі мовної обробки, з щільними пучками нервових волокон, що пов'язують ці два. Але хоча було відомо, що Брока та Верніке з'єднані двома шляхами білої речовини - одним верхнім, другим нижнім - більшість досліджень зосереджувались на нервових клітинах, скупчених всередині самих двох областей обробки мови.
Працюючи з пацієнтами, які страждають на мовні порушення внаслідок різноманітних нейродегенеративних захворювань, дослідники використовували візуалізацію мозку та мовні тести, щоб з'ясувати, яку роль відіграють два шляхи. Їхні висновки опубліковані в недавньому випуску наукового журналу Neuron.
"Якщо у вас є пошкодження нижнього шляху, ви пошкодите лексику та семантику", - сказав Вільсон. “Ви забуваєте назву речі, забуваєте значення слів. Але на диво, ви надзвичайно добре вмієте будувати речення ".
«При пошкодженні верхнього шляху все навпаки - пацієнти досить добре називають речі, вони знають слова, можуть їх розуміти, вони можуть їх запам’ятати, але коли треба з’ясувати значення складного речення, вони зазнає невдачі ".
Дослідження відзначає, що вперше було доведено, що верхні та нижні тракти грають різні функціональні ролі в обробці мови, пишуть автори.
На відміну від багатьох інших досліджень, що вивчають набуті мовні розлади, які називаються афазіями і зазвичай спричинені пошкодженням мозку, команда Вільсона мала можливість вивчати пацієнтів з дуже специфічним та різним ступенем пошкодження мозку.
"Більшість афазій спричинені інсультами, і більшість інсультів, які зачіпають мовні регіони, ймовірно, вплинуть на обидва шляхи", - сказав Вільсон. "На відміну від цього, у пацієнтів з прогресуючими афазіями, з якими ми працювали, були дуже рідкісні і дуже специфічні нейродегенеративні захворювання, які вибірково орієнтуються на різні ділянки мозку, що дозволяє нам роздільно розрізняти внески цих двох шляхів".
Щоб з’ясувати, який із двох пучків нервових волокон робить те, що робить при обробці мови, команда поєднала технологію магнітно-резонансної томографії мозку для візуалізації пошкоджених ділянок та завдань з оцінки мови, перевіряючи здатність учасників розуміти та виробляти речення.
"Ми дамо учасникам дослідження короткий сценарій і попросимо їх доповнити тим, що природно", - сказав Вілсон. «Наприклад, якби я сказав вам:« Чоловік гуляв по залізничній колії. Він не чув, як потяг прийшов. Що сталося з чоловіком? ’Зазвичай ви скажете:„ Його збив поїзд “або щось подібне. Але пацієнт з пошкодженням верхнього шляху може сказати щось на кшталт «поїзд, людина, удар». Ми виявили, що нижній шлях має зовсім іншу функцію, що означає окремі слова ».
Щоб перевірити розуміння сенсу речення, дослідники запропонували пацієнтові речення на кшталт: «Дівчинка, яка штовхає хлопчика, зелена», а потім запитують, яка з двох фотографій точно зобразила цей сценарій.
"На одній картині зображено зелену дівчинку, яка штовхає хлопчика, а на другій - дівчину, яка штовхає зеленого хлопчика", - сказав Вільсон. «Кольори будуть однаковими, агенти будуть однаковими, а дія однаковою. Різниця лише в тому, до якого актора стосується колір? "
"Ті, у кого є лише нижчі пошкодження шляху, справді добре справляються з цим, що показує, що пошкодження цього шляху не заважає вашій здатності використовувати маленькі функціональні слова або функціональні закінчення на словах, щоб з'ясувати взаємозв'язок між словами в речення ".
Вільсон сказав, що більшість попередніх досліджень, що пов'язують нейродегенерацію певних регіонів з когнітивним дефіцитом, зосереджувались на пошкодженні сірої речовини, а не на білій речовині, яка з'єднує регіони один з одним.
"Наше дослідження показує, що дефіцит здатності обробляти речення перевищує будь-що, що можна пояснити лише втратою сірої речовини", - додав Вілсон. "Це перше дослідження, яке показало, що пошкодження одного основного шляху більше, ніж іншого, пов'язане зі специфічним дефіцитом в одному аспекті мови".
Джерело: Університет Арізони
