Нейронный механизм речеобразования разложили на миллисекунды — Naked Science
7 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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 16:23
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

8 часов назад
43 минуты
Александр Березин

Сорок лет назад, в апреле 1981 года, «Шаттлы» начали свои полеты в космос, а десять лет назад — прекратили. Обычно о них пишут: выполнили задачи, просто оказались слишком дорогими. Мы покажем обратное: исходно задачей этих многоразовых кораблей была дешевизна, поэтому с самого начала проект был катастрофой. Беда в следующем: общая идея, стоящая за «Шаттлами», похожа на ту, что стоит за принципиально новым средством полетов в космос — Starship. Повторит ли детище Илона Маска незавидную судьбу космических челноков?

Вчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Вчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

Вчера, 16:23
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[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: