Исследователи из Университета Дрекселя и Пенсильванского университета использовали новый подход к пониманию того, как сети в мозге взаимодействуют, чтобы принимать решения по выбору слов, - пишет medicalxpress.com со ссылкой на Neuroscience.
Эффективное словесное общение зависит от способности вспоминать и выбирать соответствующие слова для передачи необходимого смысла. Для многих этот процесс является инстинктивным, но для тех, кто перенес инсульт или страдает от другого типа повреждения головного мозга, общение даже базовыми фразами может быть трудным.
Ученые знают, что область мозга, называемая левой нижней лобной извилиной, играет важнейшую роль в обработке текстов и воспроизведении речи. Тем не менее, оставалось неясным, как именно извилина взаимодействует со сложными сетями мозга для осуществления языковой функции и в результате чего происходят нарушения речи в поврежденном мозге.
Используя метод магнитной стимуляции мозга, который иногда используется для лечения депрессии, и теорию сетевого управления, исследователи пришли к пониманию того, как системы мозга взаимодействуют, чтобы принимать решения по выбору слов. Полученные результаты помогут в эффективном лечении афазии (потери речи) и других речевых расстройств.
«Наша способность понимать нейронные системы в корне связана с нашей способностью контролировать их, - сказал Джон Медалья, доцент психологии Университета Дрекселя и главный автор исследования. - Это исследование дает прямые доказательства того, что способ, которым мы выбираем слова на родном языке, связан с возможностью мозга интегрировать и изолировать деятельность в крупных системах».
Медалья вместе со своим коллегой и соавтором исследования Даниэлем Бассеттом из Университета Пенсильвании, стремятся отобразить весь ландшафт мозга и выявить, как стимулирование одной сети помогает ей соединяться с другой частью мозга или влиять на нее – это новая область исследований, называемая сетевой нейронаукой.
«Сетевая нейронаука предоставляет вычислительные методы, помогающие выявить некую структуру в данных, полученных с помощью визуализации головного мозга. В свою очередь, знание об этой структуре позволяет нам лучше понять, как сигналы естественным образом распространяются по магистралям мозга, а также как стимуляция может изменить эти пути таким образом, который обеспечит наиболее эффективные познавательные функции», - сказал Бассетт.
Чтобы увидеть, как левая нижняя лобная извилина связана с различными нейронными сетями в зависимости от типа языковых задач, исследовательская группа использовала метод, называемый транскраниальной магнитной стимуляцией, который использует внешнее магнитное поле для воздействия на разные части мозга.
Двадцать восемь испытуемых были разделены на две группы – у каждой группы своя задача. При исследовании ученые применяли неинвазивную стимуляцию мозга. В первой группе участникам нужно было одним словом завершить предложения, такие как «Они оставили грязные блюда в ...». Во второй нужно было назвать конкретные изображения или цифры, показанные им.
В каждой группе исследователи измеряли время ответа участников и проводили стимуляцию мозга. После сбора данных ученые использовали математические формулы для изучения управляемости сетевых систем мозга. Они были сосредоточены на том, как языковые задачи затрагивают две различные функции управления сетью: модулирующую, которая связана с закрытыми языковыми задачами, и пограничную, которая направляет различные мозговые сети на общения друг с другом и эффективна при поиске ответа на открытые языковые задачи - когда участники должны извлекать из памяти и выбирать одно слово среди ряда альтернатив. Это говорит о том, что способность левой нижней лобной извилины интегрировать и изолировать нейронные сети не всегда имеет большое значения, если люди выбирают одно правильное слово, а не перебирают разные возможные речевые выражения.
Медалья говорит, что его группа с удивлением обнаружила это очень четкое различие между тем, как мозг реагирует на две подобные языковые задачи.
«Я думал, что наши результаты будут более запутанными. Ведутся дебаты о том, насколько уникальны эти процессы, и теперь у нас есть доказательства того, что между ними – очевидные различия, - сказал Медалья. – Меня также удивило, что этот эффект можно обнаружить, исследуя мозг целиком, тогда как многие традиционные взгляды на речь заставили бы нас сосредоточиться на гораздо более конкретной области».
Затем исследовательская группа использовала те же методы у пациентов с инсультом, чтобы убедиться, что стимулирование определенных областей мозга может помочь им улучшить речевые функции.
Соавтор исследования Рой Гамильтон - доктор медицины, невролог в Медицинской школе Перельмана в Университете Пенсильвании - предполагает, чтобы эти результаты могут принести пользу пациентам с афазией (приобретенная потеря языка вследствие инсульта). Для таких пациентов частичное восстановление речи часто связано с реорганизацией речевой системы в мозгу: функции, выполняемые ранее поврежденными областями, передаются в новые отделы, которые ранее не участвовали в обработке речи.
«Исследование дает нам новое понимание основных свойств таких
областей, как левая нижняя лобная извилина, которые позволяют
мозгу обрабатывать речь, - сказал Гамильтон. - Но остаются
вопросы, на которые мы хотим ответить. Например, что определяет,
какие новые области мозга будут выбраны для осуществления речевой
функции? Какие свойства делают их хорошими кандидатами? В будущих
исследованиях мы сможем начать понимать, какие области мозг,
вероятнее всего, будет использовать при повреждениях речевых
отделов. Этот подход может обеспечить появление новых задач
очаговой терапии, включая нейромодуляцию».
[Фото: medicalxpress.com]
