21.06.2017
Редакция Naked Science

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.
Позавчера, 20:11
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

Позавчера, 12:28
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

Вчера, 10:39
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

Позавчера, 20:11
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: