rezumat: Cercetătorii au făcut o descoperire revoluționară despre modul în care creierul uman formează cuvinte înainte de a vorbi. Folosind senzori Neuropixels, aceștia au putut să cartografieze modul în care neuronii reprezintă și grupează sunetele vorbirii în limbaj.
Acest studiu nu numai că pune în lumină pașii cognitivi complexi implicați în producerea vorbirii, dar deschide și posibilități pentru tratamentul tulburărilor de vorbire și limbaj. Această tehnologie ar putea duce la crearea unor proteze artificiale de vorbire, de care beneficiază cei cu tulburări neurologice.
Fapte cheie:
- Studiul folosește senzori neuropixeli avansați pentru a înregistra activitățile neuronilor din creier, arătând cum gândim și producem cuvinte.
- Cercetătorii au descoperit că neuronii sunt dedicați atât vorbirii, cât și ascultării și dezvăluie funcții separate ale creierului pentru producerea și înțelegerea limbajului.
- Descoperirile ar putea ajuta la dezvoltarea de tratamente pentru tulburările de vorbire și limbaj și ar putea duce la crearea de interfețe creier-mașină pentru vorbirea artificială.
sursă: Harvard
Folosind tehnici avansate de înregistrare a creierului, un nou studiu realizat de cercetătorii de la Spitalul General Massachusetts, afiliat la Harvard, arată cum neuronii din creierul uman lucrează împreună pentru a le permite oamenilor să se gândească la cuvintele pe care doresc să le spună și apoi să le producă cu voce tare prin vorbire.
Descoperirile oferă o hartă detaliată a modului în care sunetele vorbirii, cum ar fi consoanele și vocalele, sunt reprezentate în creier cu mult înainte de a fi rostite și modul în care sunt legate între ele în timpul producerii limbajului.
Lucrare publicată în naturăPoate duce la îmbunătățiri în înțelegerea și tratamentul tulburărilor de vorbire și limbaj.
„Deși vorbirea în mod normal pare ușoară, creierul nostru realizează mulți pași cognitivi complexi în producerea naturală a vorbirii, inclusiv găsirea cuvintelor pe care vrem să le spunem, planificarea mișcărilor verbale și producerea de enunțuri intenționate”, spune autorul principal Zev Williams. Profesor asociat de Neurochirurgie la MGH și Harvard Medical School.
„Creierul nostru realizează aceste fapte cu o viteză uimitoare – aproximativ trei cuvinte pe secundă în vorbire naturală – și cu remarcabil de puține erori. Cu toate acestea, modul în care exact această ispravă este realizată a rămas un mister.”
Când au folosit o tehnologie de ultimă oră numită Neuropixels pentru a înregistra activitățile neuronilor unici din cortexul prefrontal, o zonă frontală a creierului uman, Williams și colegii săi au identificat celule implicate în producerea limbajului care ar putea sta la baza capacității de a vorbi. El vorbește. De asemenea, au descoperit că există grupuri separate de neuroni în creier dedicate vorbirii și ascultării.
„Utilizarea senzorilor Neuropixeli la oameni a fost lansată pentru prima dată la MGH”, a spus Williams. „Acești senzori sunt remarcabili – sunt mai mici decât lățimea unui păr uman, dar conțin și sute de canale capabile să înregistreze simultan activitatea a zeci sau chiar sute de neuroni individuali.”
Williams a lucrat la dezvoltarea tehnicilor de înregistrare împreună cu Sidney Cash, profesor de neurologie la Spitalul General Massachusetts și la Harvard Medical School, care a ajutat, de asemenea, la conducerea studiului.
Cercetarea arată cum neuronii reprezintă unele dintre elementele de bază implicate în construirea cuvintelor rostite – de la sunete simple ale vorbirii numite foneme până la gruparea lor în șiruri mai complexe, cum ar fi silabe.
De exemplu, consoana „da”, care este produsă prin atingerea limbii cu palatul dur din spatele dinților, este necesară pentru a produce cuvântul „câine”. Înregistrând neuroni individuali, cercetătorii au descoperit că unii neuroni devin activi înainte ca acel sunet să fie rostit cu voce tare. Alți neuroni au reflectat aspecte mai complexe ale construcției cuvintelor, cum ar fi gruparea specifică a sunetelor în silabe.
Prin tehnica lor, cercetătorii au arătat că este posibil să se determine în mod fiabil ce sunete de vorbire vor pronunța indivizii înainte de a le pronunța. Cu alte cuvinte, oamenii de știință pot prezice combinația de consoane și vocale care va fi produsă înainte ca cuvintele să fie rostite efectiv. Această abilitate ar putea fi valorificată pentru a construi proteze sau interfețe creier-mașină capabile să producă vorbire sintetică, care ar putea beneficia o gamă largă de pacienți.
„Au fost observate întreruperi în rețelele de vorbire și limbaj într-o gamă largă de tulburări neurologice – inclusiv accident vascular cerebral, leziuni cerebrale traumatice, tumori, tulburări neurodegenerative, tulburări de neurodezvoltare și multe altele”, a spus Arjun Khanna, un postdoctoral în laboratorul Williams și unul. a cercetătorilor. că”. Coautor al studiului.
„Speranța noastră este că o mai bună înțelegere a circuitelor neuronale de bază care permit vorbirea și limbajul va deschide calea pentru dezvoltarea de tratamente pentru aceste tulburări.”
Cercetătorii speră să-și extindă activitatea prin studierea unor procese lingvistice mai complexe care le vor permite să investigheze întrebări legate de modul în care oamenii aleg cuvintele pe care intenționează să le spună și modul în care creierul adună cuvintele în propoziții care transmit gândurile și sentimentele cuiva altora. .
Despre Speech and Language Research News
autor: MGH Communications
sursă: Harvard
comunicare: MGH Communications – Harvard
imagine: Imagine creditată pentru Neuroscience News
Căutare originală: Acces deschis.
„Componente neuronale unice ale producției de vorbire la om„De Zev Williams și colab. natură
un rezumat
Componente neuronale unice ale producției de vorbire la om
Oamenii sunt capabili să genereze combinații de mișcări verbale extraordinar de diverse pentru a produce un discurs semnificativ. Această capacitate de a coordona secvențe de sunet specifice, de a le segmenta și de a le conjuga pe scale de timp sub secunde, ne permite să producem mii de sunete de cuvinte și este o componentă fundamentală a limbajului. Cu toate acestea, unitățile și structurile celulare de bază prin care planificăm și producem cuvinte în timpul vorbirii rămân în mare parte necunoscute.
Aici, folosind înregistrări ascuțite, de înaltă densitate, cu Neuropixeli, capabile să preleveze probe pe coloana corticală la oameni, am descoperit neuroni în cortexul prefrontal dominant în limbaj care codificau informații detaliate despre aranjamentul fonetic și formarea cuvintelor striate în timpul producției naturale a vorbirii.
Acești neuroni reprezintă ordinea și structura specifică a evenimentelor articulatorii înainte de articulare și reflectă segmentarea secvențelor vocale în segmente distincte. De asemenea, au prezis cu acuratețe componentele fonologice, silabice și morfologice ale cuvintelor viitoare și au arătat dinamica ordonată temporal.
În mod colectiv, demonstrăm modul în care aceste amestecuri de celule sunt organizate pe scară largă de-a lungul coloanei corticale și modul în care modelele lor de activitate trec de la planificarea articulativă la producție. De asemenea, arătăm cum aceste celule urmăresc în mod fiabil structura detaliată a sunetelor consoanelor și vocalelor în timpul percepției și cum disting în mod specific procesele legate de vorbire de cele legate de ascultare.
Împreună, aceste descoperiri dezvăluie o organizare remarcabil de structurată și o cascadă de codificare a reprezentărilor fonologice de către neuronii prefrontali la oameni și demonstrează un proces celular care poate sprijini producția de vorbire.
„Mândru pasionat al rețelelor sociale. Savant web fără scuze. Guru al internetului. Pasionat de muzică de-o viață. Specialist în călătorii.”
More Stories
Noua tehnologie solară transformă gazele cu efect de seră în combustibili valoroși
Atacul cu vulpe în Effingham, New Hampshire: o persoană rănită și o vulpe ucisă
Oamenii de știință au descoperit un păianjen antic „uimitor” care avea picioare mari și spinoase