ملخص: توصل الباحثون إلى اكتشاف مذهل حول كيفية تكوين الدماغ البشري للكلمات قبل التحدث. وباستخدام دراسات البيكسل العصبي، تمكنوا من رسم خريطة لكيفية تمثيل الخلايا العصبية لأصوات الكلام ودمجها في اللغة.
لا تلقي هذه الدراسة الضوء على الخطوات المعرفية المعقدة التي ينطوي عليها إنتاج الكلام فحسب، بل تفتح أيضًا إمكانيات لعلاج اضطرابات النطق واللغة. يمكن أن تؤدي هذه التكنولوجيا إلى إنتاج أطراف اصطناعية للكلام تفيد الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات عصبية.
مفتاح الحقائق:
- باستخدام دراسات نيوروبكسل المتقدمة لتسجيل نشاط الخلايا العصبية في الدماغ، فإنه يوضح كيف نفكر ونشكل الكلمات.
- وحدد الباحثون الخلايا العصبية المخصصة للتحدث والاستماع، والتي تكشف عن وظائف دماغية منفصلة لإنتاج اللغة والفهم.
- يمكن أن تساعد هذه النتائج في تطوير علاجات لاضطرابات النطق واللغة، وتؤدي إلى إنشاء واجهات بين الدماغ والآلة من أجل الكلام الاصطناعي.
مصدر: هارفارد
باستخدام تقنيات تسجيل الدماغ المتقدمة، توضح دراسة جديدة أجراها باحثون في مستشفى ماساتشوستس العام التابع لجامعة هارفارد كيف تعمل الخلايا العصبية في الدماغ البشري معًا.
توفر النتائج خريطة تفصيلية لكيفية تمثيل أصوات الكلام مثل الحروف الساكنة والمتحركة في الدماغ قبل نطقها وكيفية تجميعها معًا أثناء إنتاج اللغة.
الأعمال المنشورة في طبيعةمما يؤدي 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”. أستاذ مشارك في جراحة المخ والأعصاب في MGH وكلية الطب بجامعة هارفارد.
“تقوم أدمغتنا بهذه الأعمال الفذة بسرعات مذهلة – ثلاث كلمات في الثانية في الكلام الطبيعي – مع عدد قليل من الأخطاء بشكل ملحوظ. ومع ذلك، فإن مدى دقة تحقيق هذا 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.
وقال ويليامز: “كان استخدام دراسات البيكسل العصبي على البشر رائداً 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 حتى مئات الخلايا العصبية الفردية في وقت واحد.”
عمل ويليامز مع سيدني كاش، أستاذ علم الأعصاب في مستشفى ماساتشوستس العام وكلية الطب بجامعة هارفارد، لتطوير تقنيات التسجيل.
يوضح البحث كيف تمثل الخلايا العصبية 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 عال. عكست الخلايا العصبية الأخرى جوانب أكثر تعقيدا من بنية الكلمة.
ومن خلال تقنيتهم، أظهر الباحثون أن الأفراد يمكنهم تحديد أصوات الكلام التي ينطقونها بشكل موثوق قبل أن ينطقوها. 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.
وقال أرجون خانا، زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر ويليامز: “تُرى الاضطرابات في شبكات الكلام واللغة في مجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية، بما في ذلك السكتة الدماغية، وإصابات الدماغ المؤلمة، والأورام، واضطرابات التنكس العصبي، واضطرابات النمو العصبي، وأكثر من ذلك”. مؤلف مشارك في الدراسة.
“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. .
حول أخبار أبحاث اللغة والكلام
مؤلف: اتصالات MGH
مصدر: هارفارد
اتصال: MGH للاتصالات – هارفارد
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews
البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“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.