Когда люди говорят, должны активироваться различные области их мозга. Однако функция этих областей может быть серьезно нарушена после повреждения нервной системы. Например, вследствие бокового амиотрофического склероза (или болезни Шарко) могут быть полностью парализованы мышцы, используемые для речи. В других случаях, например, после инсульта, могут быть затронуты области мозга, отвечающие за речь: это называется афазией. Однако во многих из этих случаев способность пациентов воображать слова и предложения остается частично функциональной.
Поэтому расшифровка внутренней речи представляет большой интерес для исследователей нейронауки. Но задача далеко не из легких, как объясняет Тимоти Пруа, ученый с кафедры фундаментальной неврологии медицинского факультета UNIGE: «Было проведено несколько исследований по расшифровке разговорной речи, но гораздо меньше по расшифровке воображаемой речи. Это связано с тем, что связанные нейронные сигналы слабы и изменчивы по сравнению с явной речью. Поэтому их трудно расшифровать с помощью алгоритмов обучения».
Когда человек говорит вслух, он издает звуки, которые издаются в определенные моменты времени. Таким образом, исследователи могут связать эти материальные элементы с задействованными областями мозга. В случае с воображаемой речью процесс намного сложнее. У ученых нет очевидной информации о последовательности и темпе слов или предложений, формулируемых внутренне индивидуумом. Области, задействованные в мозге, также менее многочисленны и менее активны.
Чтобы воспринимать нейронные сигналы этого особого типа речи, команда UNIGE использовала группу из 13 госпитализированных в американские больницы пациентов. Они собирали данные с помощью электродов, имплантированных непосредственно в мозг пациентов, чтобы оценить их эпилептические расстройства. «Мы попросили этих людей произнести слова, а затем представить их. Каждый раз мы анализировали несколько частотных диапазонов мозговой активности, которые, как известно, связаны с речью», — объясняет Анн-Лиз Жиро, профессор кафедры фундаментальной неврологии медицинского факультета UNIGE и недавно назначенный директор Institut de l’Audition в Париже.
Исследователи наблюдали колебания нескольких типов частот, производимых разными областями мозга, когда эти пациенты говорили устно или про себя. «Прежде всего колебания, называемые тета (4–8 Гц), которые соответствуют среднему ритму произнесения слогов. Затем гамма-частоты (25–35 Гц), наблюдаемые в областях мозга, где образуются звуки речи. В-третьих, бета-волны (12–18 Гц), связанные с когнитивно более эффективными областями, которые запрашиваются, например, для предвидения и прогнозирования развития разговора. Наконец, высокие частоты (80–150 Гц), которые наблюдаются, когда человек говорит», — объясняет Пьер Межеван, доцент кафедры клинической неврологии медицинского факультета UNIGE и младший врач HUG.
Благодаря этим наблюдениям ученые смогли показать, что низкие частоты и связь между определенными частотами (в частности, бета- и гамма-) содержат важную информацию для декодирования воображаемой речи. Их исследование также показывает, что височная кора является важной областью для возможного декодирования внутренней речи. Расположенная в левой боковой части мозга, эта специфическая область мозга участвует в обработке информации, связанной со слухом и памятью, но в ней также находится часть зоны Вернике, отвечающая за восприятие слов и языковых символов.
Эти результаты являются большим достижением в реконструкции речи по нейронной активности. «Но мы все еще далеки от того, чтобы расшифровать воображаемый язык», — заключает исследовательская группа.
Читать далее:
Археологи обнаружили давно затерянный храм Геракла 9 века до нашей эры
Посмотрите на селфи, которое сделал китайский орбитальный зонд с Марсом
Появились безвоздушные шины: они выглядят как клеточные структуры животных