كيف يقوم الدماغ بتكوين الكلمات قبل الكلام

ملخص: تستخدم دراسة جديدة التصوير العصبي المتقدم لكشف التعقيدات المتعلقة بكيفية تخطيط الدماغ البشري وإنتاج الكلام. وحدد الفريق خلايا عصبية محددة في قشرة الفص الجبهي تشارك في إنتاج اللغة، بما في ذلك مسارات عصبية منفصلة للتحدث والاستماع.

توفر النتائج التي توصلوا إليها نظرة ثاقبة حول كيفية تمثيل الدماغ للمقاطع الصوتية ودمجها في مقاطع لفظية، مما قد يحدث ثورة في علاج اضطرابات النطق واللغة.

لا يعمل هذا البحث على تحسين فهمنا للأسس العصبية للكلام فحسب، بل يفتح الباب أيضًا لتطوير تقنيات إنتاج الكلام الاصطناعي، مما يمنح الأمل للأفراد الذين يعانون من اضطرابات عصبية تؤثر على التواصل.

مفتاح الحقائق:

1. تم استخدام دراسات نيوروبكسل لتسجيل نشاط الخلايا العصبية الفردية المشاركة في تخطيط وإنتاج الكلام، مما يكشف عن عمليات الدماغ المعقدة المرتبطة بإنتاج اللغة.
2. وحددت الدراسة مجموعات منفصلة من الخلايا العصبية المخصصة للتحدث والاستماع، وكيف يولد الدماغ أصوات الكلام قبل أن يتكلموا.
3. سيؤدي هذا البحث إلى تطوير أطراف اصطناعية للكلام وعلاجات لمجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية التي تؤثر على الكلام واللغة.

مصدر: ماس جنرال

باستخدام تقنيات تسجيل الدماغ المتقدمة، توضح دراسة جديدة أجراها باحثون في مستشفى ماساتشوستس العام (MGH) كيف تعمل الخلايا العصبية في الدماغ البشري معًا.

توفر هذه النتائج معًا خريطة تفصيلية لكيفية تمثيل أصوات الكلام مثل الحروف الساكنة والمتحركة في الدماغ قبل نطقها وكيفية تجميعها معًا أثناء إنتاج اللغة.

الأعمال المنشورة في طبيعةيكشف عن رؤى حول الخلايا العصبية في الدماغ التي تمكن إنتاج اللغة، وقد تؤدي إلى تقدم في فهم وعلاج اضطرابات النطق واللغة.

يقول المؤلف الرئيسي جيف ويليامز: “على الرغم من أن التحدث بشكل عام يبدو سهلاً، إلا أن أدمغتنا تؤدي العديد من الخطوات المعرفية المعقدة في إنتاج الكلام الطبيعي، بما في ذلك الخروج بالكلمات التي نريد أن نقولها، وتخطيط الحركات اللفظية، وإنشاء أصواتنا المقصودة”. دكتوراه في الطب. ، أستاذ مشارك في جراحة الأعصاب في MGH وكلية الطب بجامعة هارفارد.

“تقوم أدمغتنا بهذه الأعمال الفذة بسرعة مدهشة – حوالي ثلاث كلمات في الثانية في الكلام الطبيعي – مع عدد قليل من الأخطاء بشكل ملحوظ. ومع ذلك، فإن مدى دقة إنجازنا لهذا العمل الفذ يظل لغزا.

عندما استخدموا تقنية متطورة تسمى مجسات نيوروبكسل لتسجيل نشاط الخلايا العصبية المفردة في قشرة الفص الجبهي، الجزء الأمامي من الدماغ البشري، حدد ويليامز وزملاؤه الخلايا المشاركة في إنتاج اللغة. يتحدث واكتشفوا أيضًا أن هناك مجموعات منفصلة من الخلايا العصبية في الدماغ مخصصة للتحدث والاستماع.

“كان استخدام مجسات نيوروبكسل على البشر رائدًا لأول مرة في مستشفى ماساتشوستس العام. هذه المجسات رائعة – فهي أصغر من عرض شعرة الإنسان، ولكن لديها مئات القنوات، القادرة على تسجيل نشاط العشرات أو المئات من الأفراد في وقت واحد الخلايا العصبية”، كما يقول ويليامز، الذي عمل على إنشاء هذا التسجيل. التقنيات مع سيدني كاش، دكتوراه في الطب، دكتوراه، أستاذ علم الأعصاب في MGH وكلية الطب بجامعة هارفارد.

“لذا فإن تطبيق هذه الدراسات يمكن أن يوفر رؤى جديدة غير مسبوقة حول كيفية عمل الخلايا العصبية لدى البشر بشكل جماعي وكيف تعمل معًا لإنتاج سلوكيات بشرية معقدة مثل اللغة.”

توضح الدراسة كيف تمثل الخلايا العصبية في الدماغ بعض العناصر الأساسية المشاركة في إنتاج الكلمات المنطوقة – بدءًا من أصوات الكلام البسيطة التي تسمى الصوتيات وحتى تجميعها في سلاسل معقدة مثل الحروف.

على سبيل المثال، تتطلب كلمة كلب الحرف الساكن “دا” الناتج عن ملامسة اللسان للحنك الصلب خلف الأسنان.

ومن خلال تسجيل الخلايا العصبية الفردية، وجد الباحثون أن بعض الخلايا العصبية كانت نشطة قبل نطق هذا الصوت بصوت عالٍ. عكست الخلايا العصبية الأخرى جوانب أكثر تعقيدا من بنية الكلمة.

ومن خلال تقنيتهم، أظهر الباحثون أن الأفراد يمكنهم بشكل موثوق تحديد أصوات الكلام المنطوقة قبل أن يتحدثوا.

بمعنى آخر، يمكن للعلماء التنبؤ بمزيج الحروف الساكنة والمتحركة قبل نطق الكلمات فعليًا. ويمكن استخدام هذه الإمكانية لتطوير أطراف صناعية أو واجهات بين الدماغ والآلة قادرة على إنتاج كلام اصطناعي، وهو ما قد يفيد العديد من المرضى.

يقول أرجون خانا، المؤلف المشارك للدراسة: “تُرى الاضطرابات في شبكات الكلام واللغة في مجموعة متنوعة من الاضطرابات العصبية، بما في ذلك السكتة الدماغية، وإصابات الدماغ المؤلمة، والأورام، والاضطرابات التنكسية العصبية، واضطرابات النمو العصبي، وأكثر من ذلك”.

“نأمل أن يؤدي الفهم الأفضل للدوائر العصبية الأساسية التي تنشط الكلام واللغة إلى تمهيد الطريق لتطوير علاجات لهذه الاضطرابات.”

ويأمل الباحثون في توسيع عملهم من خلال دراسة عمليات لغوية أكثر تعقيدا، مما سيسمح لهم بالتحقيق في الأسئلة المتعلقة بكيفية اختيار الأشخاص للكلمات التي يريدون قولها وكيف يجمع الدماغ الكلمات في جمل تنقل أفكار الشخص ومشاعره إلى الآخرين. .

ومن بين المؤلفين الإضافيين ويليام مونوز، ويونغ جون كيم، ويو كافير، وأنجيليك سي. فالك، مارتينا لاموستروب، جينغ كاي، مارتينا لاموستروب، إيرين كابرارا، ريتشارد هارتستون، ماكينا مجدل، توموكوس ميسينا، أبيجيل زوكرمان، وأبيجيل زوكرمان.

تمويل: تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة.

حول أخبار أبحاث علم الأعصاب والكلام

مؤلف: براندون تشيس
مصدر: ماس جنرال
اتصال: براندون تشيس – قداس جنرال
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: وصول مغلق.
“المكونات أحادية العصبية لإنتاج الكلام عند البشر“جيف ويليامز وآخرون. طبيعة

ملخص

المكونات أحادية العصبية لإنتاج الكلام عند البشر

البشر قادرون على إنتاج مجموعة متنوعة غير عادية من مجموعات الحركات اللفظية لإنتاج خطاب ذي معنى. هذه القدرة على تنظيم تسلسلات صوتية محددة، وتقسيمها وتصريفها على نطاقات زمنية أقل من الثانية، تسمح بإنتاج آلاف أصوات الكلمات وهي عنصر أساسي في اللغة.

ومع ذلك، فإن الوحدات والهياكل الخلوية الأساسية التي تخطط وتنتج الكلمات أثناء الكلام غير معروفة إلى حد كبير. هنا، باستخدام تسجيلات البكسل العصبي الحادة عالية الكثافة والقادرة على أخذ العينات عبر العمود القشري لدى البشر، قمنا بتحديد الخلايا العصبية في قشرة الفص الجبهي المهيمنة على اللغة والتي تشفر معلومات مفصلة حول البنية الصوتية وتكوين الكلمات المسقطة أثناء إنتاج الكلام الطبيعي.

تمثل هذه الخلايا العصبية الترتيب والبنية المحددة للأحداث النطقية قبل النطق وتمثل تجزئة التسلسل الصوتي إلى مقاطع لفظية فردية. كما تنبأوا بدقة بالمكونات الصوتية والمقطعية والمورفولوجية للكلمات القادمة، مما أظهر ديناميكيات مرتبة مؤقتًا.

وبشكل جماعي، نوضح كيف يتم تنظيم مجموعات من هذه الخلايا على نطاق واسع في عمود قشري وكيف تتحول أنماط نشاطها من التخطيط المفصلي إلى الإنتاج.

نوضح كيف تتتبع هذه الخلايا بشكل موثوق مزيجًا مفصلاً من الأصوات الساكنة والمتحركة وكيف تميز العمليات المرتبطة بالكلام عن العمليات المرتبطة بالاستماع.

تكشف هذه النتائج معًا عن بنية منظمة بشكل ملحوظ وطبقة تشفير من التمثيلات الصوتية بواسطة الخلايا العصبية الجبهية لدى البشر وتظهر عملية خلوية قد تدعم إنتاج الكلام.