Как выяснили учёные, обработка звука и речи происходит в мозгу параллельно. Полученные данные противоречат общепризнанному мнению о том, что мозг сначала обрабатывает слуховую информацию, прежде чем преобразовать ее в лингвистическую информацию.
написано интегративная медицина
После многолетних исследований нейробиологи откррыли схему в человеческом мозге, который обрабатывает звуки и язык.
Результаты, опубликованные 18 августа в журнале Cell , выяснили, что обработка слуха и речи происходит одновременно, но в разных отделах мозга, что противоречит давно устоявшейся теории о том, что мозг сначала обрабатывает акустическую информацию, а затем преобразовывал ее в лингвистическую информацию.
Звуковая волна, проходящая через уши, преобразуются улиткой в электрические сигналы и отправляются в область мозга, называемую слуховой корой, в височной доле. На протяжении десятилетий ученые считали, что обработка речи в слуховой коре идет последовательным путем, похожим на сборочную линию на фабрике.
Считалось, что сначала слуховая кора обрабатывает простую акустическую информацию, такую как частоты звуков. Затем соседняя область, называемая верхней височной извилиной (STG), извлекает элементы звука, более важные для речи, такие как согласные и гласные, преобразовывая звуки в смысловые слова.
Но прямых доказательств для этой теории не хватало, поскольку требовались очень подробные нейрофизиологические записи всей слуховой коры с чрезвычайно высоким пространственно-временным разрешением. Это очень сложно, потому что первичная слуховая кора расположена глубоко в щели, разделяющей лобную и височную доли человеческого мозга.
«Итак, мы заинтересовались механизмом этой теории, надеясь найти доказательства этому: преобразование низкоуровневого звука в высокоуровневневый это слова», - пишет нейробиолог и нейрохирург Эдвард Чанг из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. .
В течение семи лет невролог Чанг и его команда изучили девять участников, которым по медицинским причинам пришлось перенести операции на головном мозге, например, чтобы удалить опухоль или определить местонахождение очага эпилептического припадка. Для этих процедур внутри мозга были размещены наборы небольших электродов, чтобы покрыть всю слуховую кору для сбора нейронных сигналов для отображения схемы языка и эпилептических приступов.
«Это исследование - первый случай в нейробиологии, когда мы смогли охватить все эти области, и одновременно, и прямо с поверхности мозга и изучить преобразование звуков в слова». Предыдущие попытки изучить деятельность в этом регионе мозга в основном включали в себя ввод провода в область, который мог обнаруживать сигналы только в ограниченном количестве точек.
При воспроизведении коротких фраз и предложений для участников исследователи ожидали найти поток информации из первичной слуховой коры в соседнюю STG, как предполагает традиционная модель обработки речи. Если бы это было действительно так, то две области должны быть активированы одна за другой.
Удивительно, но команда обнаружила, что некоторые области, расположенные в STG, реагировали так же быстро, как первичная слуховая кора, когда воспроизводились предложения, предполагая, что обе области начали обрабатывать акустическую информацию одновременно.
Кроме того, в рамках картирования клинического языка исследователи стимулировали первичную слуховую кору участников небольшими электрическими токами. Если обработка речи следует последовательным путем, как предполагает традиционная модель, стимулы, вероятно, исказят восприятие речи пациентами.
Напротив, в то время как участники испытывали видения(галлюцинации) со слуховым шумом, вызванные стимулами, но они все еще могли четко слышать и повторять сказанные им слова. Однако, когда область STG стимулировали, участники сообщили, что они слышали говорящих люди, «но не могли разобрать слов».
«Фактически, один из пациентов сказал, что это звучало так, будто в словах меняли местами слоги», - говорит Чанг.
Последние данные свидетельствуют о том, что традиционная иерархическая модель обработки речи чрезмерно упрощена и неверна. Исследователи предполагают, что STG может функционировать независимо от обработки в первичной слуховой коре, а не в качестве следующего шага.
Параллельный характер обработки речи может дать врачам новые идеи о том, как лечить такие заболевания, как дислексия, когда дети не могут различать звуки речи.
«Хотя это важный шаг вперед, мы еще не очень хорошо понимаем эту параллельную слуховую систему. Полученные данные свидетельствуют о том, что маршрутизация звуковой информации может быть совсем другой, чем мы когда-либо могли себе представить. Это определенно вызывает больше вопросов, чем дает ответов », - говорит Чанг.
Оригинальное исследование: закрытый доступ. Эдвард Чанг и др.
« Параллельное и распределенное кодирование речи в слуховой коре человека ». Журнал Клетка.
