Речь, излучаемая или принимаемая, вызывает в нейронах электрическую активность, которую нейробиологи измеряют в виде "корковые колебания". Чтобы понимать речь, как и другие когнитивные или сенсорные процессы, мозг разбивает полученную информацию, чтобы интегрировать ее и придать ей связное значение. Но исследователи не смогли подтвердить, были ли колебания признаком нейрональной активности или эти колебания играли активную роль в обработке речи. Две недавние публикации – в eLife и в Frontiers in Human Neurosciences – проливают свет на важность этих колебаний, которые, если они не производятся должным образом, могут быть связаны со значительными языковыми расстройствами. Профессор Анн-Лиз Жиро и ее команда на медицинском факультете Женевского университета (UNIGE) пришли к таким выводам после создания компьютеризированной модели нейронных микросхем, которая подчеркивает решающую роль нейронных колебаний в декодировании разговорной речи независимо от говорящих. темп или акцент.
Если нейробиологи давно подозревали, что корковые колебания способствуют интерпретации сенсорных стимулов в мозгу, их точная роль никогда не была продемонстрирована. Мозговая активность действительно ритмична и проявляется в виде периодических электрических колебаний, классифицируемых по длине волны. Наиболее известные – альфа, бета, гамма, дельта, тета и мю – обнаруживаются в связи с различными типами когнитивной деятельности или состояний. Например, альфа-волны связаны с бодрствующим и расслабленным состоянием, бета-волны – с интенсивной концентрацией и т. Д. Речь синергетически мобилизует гамма- и тета-волны.
Колебания слогов
Чтобы точно идентифицировать нейробиологические процессы, действующие, когда человеческий мозг слышит речь, команда Анн-Лиз Жиро и ее коллеги из Ecole Normale Supérieure (Париж) построили компьютеризированную модель нейронных микросхем, которая воспроизводит мозговые волны. Их цель состояла в том, чтобы выяснить, являются ли тета- и гамма-связанные колебания, наблюдаемые в слуховой коре, ключом к пониманию и воспроизведению речи, или же они являются лишь ее следствием, то есть выражением электрической активности нейронов, мобилизованных в то время. Таким образом, эксперты смоделировали два типа колебаний, участвующих в обработке речи, тета и гамма, и наблюдали, как работает эта двойная сеть. Используя большой корпус предложений, произносимых носителями английского языка, демонстрирующих большое разнообразие темпа и акцентов, исследователи обнаружили, что эти связанные колебания разумно расщепляют слова: они адаптируются к темпу говорящего и могут правильно определять не только слоговое письмо. барьеры, но и идентичность слогов. Тета-колебания могут гибко следовать за слоговым темпом и синхронизировать активность гамма-волн, которые могут шифровать фонемы.
Фонема составляет наименьшую единицу разговорного языка и помогает составить слово и отличить его от других слов. Поэтому синхронизация этих двух колебаний имеет решающее значение для правильного понимания речи. Эти результаты, опубликованные в eLife, подтверждают важность корковых колебаний в расшифровке разговорной речи.
Патологии рассинхронизированного темпа
Но что происходит, когда система дает сбой, особенно в случае дислексии и аутизма?? Ученые обнаружили, что у людей с дислексией наблюдается аномалия в активности гамма-волн, волны, которые выполняют фонематическое деление. Поскольку слоговое деление не затрагивается, люди с дислексией могут без проблем понимать. Однако, поскольку формат их ментального представления не соответствует универсальному формату фонематического представления, изучение письменного языка, которое заключается в сочетании фонем с буквами, становится трудным.
С другой стороны, у людей с аутизмом исследователи определили, что именно речевая информация, которая не разделяется в нужном месте, блокирует расшифровку речи. После изучения результатов функциональной МРТ и электроэнцефалографии тринадцати человек с аутизмом и тринадцати человек, у которых не было никаких особых проблем, исследователи заметили, что активность гамма- и тета-волн не взаимодействует синергетически в группе с аутизмом: активность тета-волн не позволяет отслеживать речевые модуляции и регуляцию речи. гамма-колебания, необходимые для расшифровки детального речевого содержания слов, не возникают. Таким образом, языковые расстройства, от которых страдает большинство аутичных людей, можно объяснить дисбалансом между медленными и быстрыми слуховыми колебаниями, аномалией, которая препятствует интерпретации сенсорной информации и ставит под угрозу способность формировать связные концептуальные представления.
Кроме того, исследование показывает, что чем больше значительна десинхронизация, тем серьезнее вербальное расстройство; аналогично, симптомы аутизма в целом. "Конечно, аутистические расстройства не сводятся к неспособности расшифровать язык", подчеркивает профессор Анн-Лиз Жиро. "Но эта сильная корреляция между колебательными аномалиями в слуховой коре и тяжестью аутизма подчеркивает неисправность корковых микросхем, которая, безусловно, присутствует в других частях мозга. Этот феномен, скорее всего, является симптомом более общей проблемы сегментации и кодирования сенсорной информации". Эти результаты являются предметом недавней публикации в Frontiers in Human Neurosciences.
Теперь нейробиологи стремятся к своему следующему эксперименту: пытаются изменить ритм аномальных колебаний и, если им это удастся, наблюдать последствия этого вмешательства для речи и других когнитивных функций, как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.