Как мы вспоминаем слово, которое хотим произнести? Эта базовая способность, называемая «поиск слов», часто нарушается у людей с повреждениями мозга. Интересно, что многие пациенты, способные называть слова, которые они видят, например, идентифицировать домашнее животное в комнате как «кошку», испытывают трудности с поиском слов в повседневной речи.
Ученые давно пытаются понять, как мозг извлекает слова во время говорения. Новая работа исследователей из Нью-Йоркского университета пролила свет на эту загадку, обнаружив леволатеральную сеть в дорсолатеральной префронтальной коре, которая играет решающую роль в назывании. Результаты исследования, опубликованные в журнале Cell Reports, дают новое представление о нейронной архитектуре языка и открывают возможности для применения как в нейронауке, так и в клинических вмешательствах.
Поиск слов — фундаментальная функция человеческого общения, позволяющая связывать мысли с языком. Несмотря на десятилетия исследований, точная нейронная динамика, лежащая в основе этого процесса, остается малоизученной.
Исследователи Нью-Йоркского университета записали данные электрокортикографии (ЭКоГ) 48 нейрохирургических пациентов, чтобы изучить пространственную и временную организацию обработки языка в мозге. Ученые выявили две разные, но пересекающиеся сети, отвечающие за поиск слов. Первая, сеть семантической обработки, располагалась в средних и нижних лобных извилинах. Эта сеть занималась интеграцией смысла и была чувствительна к тому, насколько неожиданным было слово в данном предложении. Вторая, сеть артикуляторного планирования, располагалась в нижних лобных и прецентральных извилинах и играла важнейшую роль в производстве речи, независимо от того, визуально или аудиально были представлены слова.
Анализ основывается на десятилетиях работы в области языковой нейронауки. Предыдущие исследования предполагали, что разные области мозга отвечают за запоминание слов в зависимости от того, видят их или слышат. Однако они опирались на методы с ограниченным временным разрешением, что оставляло без ответа множество вопросов о том, как эти сети взаимодействуют в реальном времени.
Используя высокое пространственное и временное разрешение ЭКоГ, исследователи обнаружили поразительный вентрально-дорсальный градиент в префронтальной коре. В то время как планирование артикуляции было локализовано вентрально, семантическая обработка была уникально представлена в дорсальной области нижней лобной извилины и средней лобной извилины — ранее недооцененном центре обработки языка.
«Эти результаты позволяют предположить, что в дорсальной префронтальной области находится недостающая часть нашего понимания обработки языка», — объясняет ведущий автор работы Лейао Ю. «Наше исследование представляет собой первое прямое доказательство того, что эта область участвует в сопоставлении звуков со смыслом в слуховом контексте».
Исследование имеет далеко идущие последствия не только для теоретической нейронауки, но и для клинического применения. Дефицит речи, например, афазия — неспособность вспомнить слова — часто встречается при инсульте, черепно-мозговых травмах и нейродегенеративных заболеваниях. Понимание точных нейронных сетей, участвующих в поиске слов, может привести к улучшению диагностики и целенаправленной реабилитационной терапии для пациентов.
Кроме того, это исследование открывает дорогу для нейропротезирования. Расшифровав нейронные сигналы, связанные с произношением слов, ученые смогут разработать вспомогательные устройства для людей с нарушениями речи, позволяющие им более эффективно общаться посредством прямой связи мозг-компьютер.
Пока же ясно одно: наша способность называть окружающий мир — это не простой акт запоминания, а результат работы сложной и тонко настроенной нейронной системы, которая сейчас изучается более детально, чем когда-либо прежде.
[Фото: ru.123rf.com]
