Нейронный механизм речеобразования разложили на миллисекунды — Naked Science
21.06.2017
8 минут
Редакция

Нейронный механизм речеобразования разложили на миллисекунды

Международная группа ученых обнаружила, что нейронный коррелят контекстно однородного и неоднородного речевого отклика пересекается во времени.

untitled-1

В норме скорость плавной речи взрослого человека составляет два-три слова в секунду, которые извлекаются из ментального лексикона объемом около 100 тысяч слов. Способность к такой систематизации определяет качество вербальной коммуникации, и ее значимость подтверждают случаи афазии. Однако нейронный коррелят речеобразования остается неясным. Обычно его изучение предполагает предъявление испытуемым серии связанных и несвязанных по смыслу изображений: по одной из гипотез, первые ускоряют активацию специфических зон мозга за счет семантической интерференции (semantic interference). Между тем ряд опытов (1, 2) выявили обратную тенденцию — в пользу семантического прйминга.

 

К участкам мозга, ассоциирующимся с формированием речи, относятся нижняя лобная извилина (IFG), медиальные зоны предвигательной (pre-SMA) и передней поясной коры, средняя (MTG) и нижняя (ITG) височные извилины. Помимо надежных результатов, прошлые исследования лексической семантики не предусматривали оценку пространственно-временных параметров работы этих структур. Чтобы восполнить пробел, сотрудники Университета штата Калифорния в Сан-Диего и других учреждений провели эксперимент с девятью пациентами, которые готовились к хирургическому лечению эпилепсии. На этом этапе их мозговая активность записывалась с помощью интракраниальных электродов.

 

Как правило, такой метод (электрокортикография, ЭКоГ) используется в экспериментах на диких животных. В случае испытуемых он применялся для поиска эпилептического очага с целью последующего удаления. Таким образом, подготовка пациентов позволила авторам измерить скорость извлечения слов с миллисекундным временным разрешением. Ученые сосредоточились на высокочастотной активности (70–150 герц) мозга — согласно предыдущим работам, она сравнительно точно отражает показатель при выполнении языковых тестов. Активность регистрировали при предъявлении четырех категорий предметов (одежда, животные, музыкальные инструменты, быт), которые участники должны были быстро назвать.

 

Мозговая активность, соответствующая подбору слова «холодильник» (A) и его вербализации (B). Красным цветом отмечены участки, более активные при реакции на однородные понятия (семантическая интерференция доминирует над семантическим праймингом), синим — при реакции на неоднородные понятия (прайминг доминирует над интерференцией) / ©Stephanie K. Rièsa et al., PNAS, 2017

 

Результаты показали, что распознавание образов и извлечение слов происходили практически одновременно и задействовали более широкую сеть мозга, чем предполагалось прежде. Так, примерно через 400–600 миллисекунд после предъявления стимула в нижней височной и лобной извилинах возникала семантическая интерференция. Затем активация этих зон возрастала, сопровождаясь (при смешивании несвязанных понятий) усилением потенциалов в латеральной предвигательной и медиальной префронтальной коре. По мнению ученых, последняя, вероятно, отвечает за разрешение семантических противоречий, тогда как ITG первой включается в поиск подходящего слова.

 

С учетом времени активации (за 350 миллисекунд до и в течение 250 миллисекунд после озвучивания ответа) предвигательная кора, в свою очередь, может играть роль модулятора речи, считают авторы. Примечательно также, что повреждение pre-SMA у одного из пациентов привело к значительному (более чем на 40 процентных пунктов) замедлению времени отклика. Эти данные согласуются с итогами некоторых прошлых экспериментов (1, 2). Активация остальных структур мозга происходила спустя 600–800 миллисекунд после демонстрации изображения. Исследователи отмечают, что прояснение нейронного коррелята речеобразования может помочь в разработке новых методов лечения нарушений речи.

 

Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

Ранее исследователи выяснили, что ограниченная представленность инструментальных глаголов в речи пациентов с афазией связана с «усталостью» их мозга.

Позавчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

Вчера, 18:58
37 минут
Александр Березин

Поток новостей показывает каждое научное открытие как необычно важное, отчего бывает сложно выделить самые значимые. Вот наша версия десятки самых выдающихся научных достижений года. Расскажем о них поподробнее.

Позавчера, 17:55
6 минут
Полина Гершберг

Благодаря принятию Монреальского протокола в 1989 году прогноз по среднегодовой температуре на 2050-й улучшился на 1 °C.

Позавчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

7 декабря
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

8 декабря
24 минуты
Редакция

Конспирологические теории давно вышли за пределы камерных форумов в Сети и разговоров на кухнях – сегодня о них можно прочитать в газетах и услышать по ТВ. Их сторонники считают, что Земля плоская, первые лица государств – инопланетяне-рептилоиды, а ВИЧ выдумали фармакологические компании. Разберемся, какие особенности нашего восприятия делают конспирологию такой привлекательной и может ли вера в мировой заговор нанести реальный ущерб.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

Позавчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: