Ученые составили карту мозговых сетей, участвующих в поиске слов

Фото из открытых источников

Как мы можем вспомнить слово, которое хотим сказать? Эта базовая способность, называемая поиском слов, часто нарушается у пациентов с повреждением мозга. Интересно, что многие пациенты, которые могут называть слова, которые они видят, например, идентифицируют домашнее животное в комнате как «кошку», испытывают трудности с поиском слов в повседневном общении.

Ученые долго пытались понять, как мозг извлекает слова во время речи. Новое исследование ученых из Нью-Йоркского университета проливает свет на эту тайну, обнаруживая левостороннюю сеть в дорсолатеральной префронтальной коре, которая играет решающую роль в наименовании. Результаты, опубликованные в Cell Reports, дают новое представление о нейронной архитектуре языка, предлагая потенциальные приложения как для нейробиологии, так и для клинических вмешательств.

Поиск слов является фундаментальным аспектом человеческого общения, позволяя нам связывать концепции с языком. Несмотря на десятилетия исследований, точная нейронная динамика, лежащая в основе этого процесса, особенно в естественных слуховых контекстах, остается плохо изученной.

Исследователи из Нью-Йоркского университета под руководством Леяо Ю и Адена Флинкара записали данные электрокортикографии (ЭКоГ) у 48 нейрохирургических пациентов, чтобы изучить пространственную и временную организацию языковой обработки в мозге. Используя методы неконтролируемой кластеризации, исследователи идентифицировали две отдельные, но перекрывающиеся сети, отвечающие за поиск слов. Первая, сеть семантической обработки, была расположена в средней и нижней лобных извилинах. Эта сеть занималась интеграцией смысла и была чувствительна к тому, насколько неожиданным было слово в данном предложении. Вторая, сеть артикуляционного планирования, была расположена в нижней лобной и прецентральной извилинах, которые играли решающую роль в производстве речи, независимо от того, были ли слова представлены визуально или на слух.

Исследование основано на десятилетиях работы в области языковой нейробиологии. Предыдущие исследования предполагали, что разные области мозга отвечают за извлечение слов в зависимости от того, были ли они увидены или услышаны. Однако более ранние исследования опирались на методы с ограниченным временным разрешением, оставляя много нерешенных вопросов о том, как эти сети взаимодействуют в реальном времени.

Используя высокое пространственное и временное разрешение ECoG, исследователи обнаружили поразительный вентрально-дорсальный градиент в префронтальной коре. Они обнаружили, что в то время как артикуляционное планирование локализовалось вентрально, семантическая обработка была уникально представлена в дорсальной области нижней лобной извилины и средней лобной извилины — ранее недооцененном центре обработки языка.

«Эти результаты показывают, что недостающая часть в нашем понимании обработки языка находится в этой дорсальной префронтальной области. Наше исследование дает первое прямое доказательство того, что эта область участвует в отображении звуков в значение в слуховом контексте», - говорит Леяо Ю.

Исследование имеет далеко идущие последствия не только для теоретической нейронауки, но и для клинических приложений. Языковые дефициты, такие как аномия — неспособность подбирать слова — распространены при инсульте, травмах головного мозга и нейродегенеративных расстройствах. Понимание точных нейронных сетей, участвующих в подборе слов, может привести к улучшению диагностики и целенаправленной реабилитационной терапии для пациентов, страдающих от этих состояний.

Кроме того, исследование предоставляет дорожную карту для будущих исследований в области интерфейсов мозг-компьютер (BCI) и нейропротезирования. Расшифровывая нейронные сигналы, связанные с наименованием, ученые потенциально могли бы разработать вспомогательные устройства для людей с нарушениями речи, что позволило бы им общаться более эффективно посредством прямой связи мозг-компьютер.

На данный момент ясно одно: наша способность давать названия окружающему миру — это не просто акт припоминания, а результат работы сложной и тонко настроенной нейронной системы, которая сейчас раскрывается более подробно, чем когда-либо прежде.