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.
Позавчера, 20:38
32 минуты
Илья Ведмеденко

Недавние события в Нагорном Карабахе показали, что победить в современной войне, не имея ударных беспилотников, сложно. Россия пока отстает от стран Запада, Китая, Израиля и даже Турции, но делает все возможное, чтобы сократить этот разрыв.

Позавчера, 18:08
6 минут
Ольга Иванова

Американские специалисты проанализировали данные 174 исследований и пришли к выводу, что счастливые романтические пары имеют ряд схожих психологических черт.

Сегодня, 07:45
5 минут
Василий Парфенов

Исследование частичек пыли из ядра кометы 67P/Чурюмова — Герасименко показало наличие в них фосфора в твердой форме. Это означает, что все необходимые для возникновения жизни химические элементы могут быть принесены на Землю кометами.

22 ноября
24 минуты
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

24 ноября
7 минут
Мария Азарова

Попадание патогена в эпителий слизистой дыхательных путей и захват вирусом бокаловидных клеток приводит к нарушению слизистого барьера. Из-за уменьшения количества муцина снижается не только обонятельная чувствительность, но и возникают неприятные ощущения в носу и рту, в том числе сухость.

24 ноября
7 минут
Василий Парфенов

Фанаты эпической киноленты «Космическая одиссея 2001 года» могут ликовать: на Земле нашли объект, похожий на показанные в фильме монолиты. Необычный металлический артефакт обнаружили сотрудники Департамента общественной безопасности штата Юта во время рутинного облета территорий.

14 ноября
35 минут
Василий Парфенов

На вопрос, кто проживает на дне океана, люди отвечают по-разному. Дети и некоторые взрослые скажут: Губка Боб Квадратные Штаны. Фанаты Лавкрафта благоговейно, но с огоньком в глазах пробормочут нечто вроде «Ктулху фхтагн». А подводники и океанологи задумчиво посмотрят на вопрошающего и, если повезет, расскажут много интересного. Про квакеров, «биоуток», «блуп» и еще Посейдон его знает какие аномальные явления подводного мира.

22 ноября
24 минуты
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

24 ноября
7 минут
Мария Азарова

Попадание патогена в эпителий слизистой дыхательных путей и захват вирусом бокаловидных клеток приводит к нарушению слизистого барьера. Из-за уменьшения количества муцина снижается не только обонятельная чувствительность, но и возникают неприятные ощущения в носу и рту, в том числе сухость.

[miniorange_social_login]

Комментарии

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: