Μια νέα μελέτη εντόπισε ένα εγκεφαλικό κύκλωμα που είναι ενεργό ενώ σχεδιάζουμε τις προφορικές μας απαντήσεις κατά τη διάρκεια μιας συζήτησης.
Η μελέτη που δημοσιεύθηκε online στις 5 Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature, επικεντρώθηκε στους υπολογισμούς του εγκεφάλου που επιτρέπουν τέτοιες απαντήσεις, οι οποίες σχεδιάζονται πριν από το τέλος της σειράς του συνομιλητή και εκφέρονται μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου.
Με επικεφαλής ερευνητές της Ιατρικής Σχολής Γκρόσμαν του NYU και του Πανεπιστημίου της Αϊόβα, η μελέτη διαπίστωσε ότι διακριτές περιοχές του εγκεφάλου είναι ενεργές κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού της ομιλίας για προφορικές ανταλλαγές σε κλάσματα του δευτερολέπτου, συμπεριλαμβανομένων περιοχών που δεν είχαν προηγουμένως συνδεθεί με αυτή τη λειτουργία.
“Η μελέτη μας εντοπίζει τα δίκτυα του εγκεφάλου πίσω από τον προγραμματισμό που καθιστά δυνατό αυτό το μπρος-πίσω, τα οποία ήταν άπιαστα μέχρι τώρα”, λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Michael Long, PhD, καθηγητής Νευροεπιστήμης και Φυσιολογίας Thomas και Suzanne Murphy στην Ιατρική Σχολή NYU Grossman
Ο ίδιος προσθέτει ότι “η εργασία υπόσχεται να καθοδηγήσει το σχεδιασμό νέων θεραπειών για τα 7,5 εκατομμύρια Αμερικανούς που αντιμετωπίζουν πρόβλημα με τη χρήση της φωνής τους, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που πάσχουν από απραξία, πρόβλημα σχεδιασμού των κινήσεων ομιλίας, και αφασία, δυσκολία επεξεργασίας της γλώσσας, που μπορεί να συνοδεύει καταστάσεις όπως ο αυτισμός ή να προκύπτει από τραύμα που προκαλείται από εγκεφαλικό επεισόδιο”.
Σε μία άλλη τεχνολογία, η ηλεκτροκορτικογραφία (ECoG), τοποθετούνται ηλεκτρόδια όχι στο τριχωτό της κεφαλής, αλλά απευθείας στην επιφάνεια του εγκεφάλου. Οι γρήγορες, ακριβείς μετρήσεις ECoG αποκάλυψαν ότι ο εγκέφαλος επιτυγχάνει τη φυσική συνομιλία συνδυάζοντας την αντίληψη του τι ακούγεται, τον σχεδιασμό μιας απάντησης και την παραγωγή των ήχων (άρθρωση) που συνθέτουν τις λέξεις. Ενώ άλλες μελέτες ECoG έχουν προσδιορίσει τα δίκτυα που σχετίζονται με την αντίληψη και την παραγωγή, η παρούσα μελέτη είναι η πρώτη που καταγράφει την εγκεφαλική δραστηριότητα κατά τη φάση του σχεδιασμού της απάντησης μεταξύ τους, η οποία ήταν η πιο δύσκολη να μελετηθεί, λένε οι συγγραφείς.
“Οι ερευνητές μπορούν να μιλήσουν σε ασθενείς και να παρακολουθήσουν τη δραστηριότητα των εγκεφαλικών κυκλωμάτων καθώς μιλούν ή ακούν, αλλά ο σχεδιασμός δεν έχει φυσική αντιστοιχία”, λέει ο Long. “Όταν συνδυάσαμε τις μετρήσεις του ΗΚΓ με μια τεχνική που θέτει στους ασθενείς δομημένες ερωτήσεις, αποκαλύψαμε ένα υποκείμενο δίκτυο σχεδιασμού”.
Για τη διεξαγωγή της μελέτης, η ερευνητική ομάδα τοποθέτησε ηλεκτρόδια στις εγκεφαλικές επιφάνειες των ασθενών κατά τη διάρκεια χειρουργικών επεμβάσεων που βρίσκονταν σε εξέλιξη για την αφαίρεση είτε ενός όγκου είτε εγκεφαλικού ιστού που προκαλούσε επιληπτικές κρίσεις. Και στις δύο περιπτώσεις, οι χειρουργοί θέτουν αρχικά τους ασθενείς υπό τοπική μόνο αναισθησία, ώστε να μπορούν να προσδιορίσουν τις περιοχές του εγκεφάλου που είναι ενεργές καθώς οι ασθενείς μιλούν, αποφεύγοντας έτσι τη βλάβη των κέντρων ομιλίας του ασθενούς.
Οι ερευνητές τοποθέτησαν συστοιχίες ηλεκτροδίων ΗΚΓ στα αριστερά ημισφαίρια του εγκεφάλου που κυριαρχούν στη γλώσσα σε οκτώ εθελοντές ασθενείς. Στη συνέχεια, μέτρησαν τις αντιδράσεις σχεδιασμού χρησιμοποιώντας ένα παράδειγμα που αναπτύχθηκε από ένα άλλο εργαστήριο και ονομάζεται έργο κρίσιμων πληροφοριών (CI), το οποίο σχεδιάστηκε για να ελέγχει το χρονοδιάγραμμα του σχεδιασμού. Σε κάθε μπλοκ ερωτήσεων, μια μεταβαλλόμενη λέξη-κλειδί, το CI, καθορίζει το πότε ξεκινά ο σχεδιασμός της απάντησης, ώστε να μπορεί να παρακολουθηθεί η εγκεφαλική δραστηριότητα σε αυτό το χρονικό παράθυρο
Το αντίθετο της μαλακής είναι ποια κοινή λέξη;
Το αντίθετο της θερμής είναι ποια κοινή λέξη;
Αλλάζοντας τη διατύπωση κάθε ερώτησης για να παρουσιάσει νωρίτερα ή αργότερα βασικές πληροφορίες που απαιτούνται για να ξεκινήσει ο σχεδιασμός μιας απάντησης — οι ερευνητές μπόρεσαν να διακρίνουν την εγκεφαλική δραστηριότητα που σχετίζεται με τον σχεδιασμό από την αντίληψη και την παραγωγή. Είναι σημαντικό ότι η πλειονότητα των αποκρίσεων του φλοιού σχετιζόταν μόνο με μία από αυτές τις τρεις διαδικασίες ομιλίας, δείχνοντας ότι τα δίκτυα ήταν σε μεγάλο βαθμό ξεχωριστά για κάθε λειτουργία.
Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το 95,5% των ηλεκτροδίων σχεδιασμού ήταν συγκεντρωμένα σε μια χωρικά διακριτή περιοχή του εγκεφάλου, με τα περισσότερα ηλεκτρόδια σχεδιασμού να βρίσκονται στο κέντρο της ουραίας κάτω μετωπιαίας έλικα (cIFG) και της ουραίας μέσης μετωπιαίας έλικα (cMFG). Ενώ η cIFG, κοινώς γνωστή ως “περιοχή του Broca”, είναι από καιρό γνωστό ότι είναι σημαντική για τη γλώσσα, δεν είχε προηγουμένως διαπιστωθεί ο ρόλος της cMFG.
Επιπλέον, η ομάδα διαπίστωσε ότι το δίκτυο σχεδιασμού που εντοπίστηκε με την εργασία CI είναι επίσης ενεργό όταν οι ασθενείς προετοιμάζονται να μιλήσουν κατά τη διάρκεια φυσικών, μη συνταγογραφημένων συνομιλιών. Αφού οι ασθενείς ολοκλήρωσαν την απάντηση στις δομημένες ερωτήσεις, οι ερευνητές τους ενέπλεξαν σε αρκετά λεπτά χαλαρής συνομιλίας μπρος-πίσω, κατά τη διάρκεια της οποίας εμφανίστηκαν στην εγκεφαλική δραστηριότητα των ασθενών τα ίδια μοτίβα που σχετίζονται με την αντίληψη, τον προγραμματισμό και την ομιλία.
“Αυτή η μελέτη παρέχει μια πρώτη περιγραφή των συγκεκριμένων μηχανισμών του εγκεφάλου που δημιουργούν τη γλώσσα καθώς μιλάμε σε φυσικά, καθημερινά πλαίσια”, λέει ο Gregg Castellucci, PhD, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο του Long. “Το κρίσιμο είναι ότι η χαρτογράφηση του εγκεφάλου που βρήκαμε χρησιμοποιώντας απλές, ελεγχόμενες εργασίες άντεξε σε δοκιμές φυσικής ανθρώπινης συμπεριφοράς”, πρόσθεσε.