Речевые зоны мозга: В человеческой речи участвуют нейроны обоих полушарий мозга

Приблизительное расположение зоны Брока выделено синим цветом.

Хотя анатомические определения зоны Брока не полностью согласуются, обычно считается, что она составляет некоторую часть области, называемой нижней лобной извилиной, которая находится в лобной доле. Некоторые исследователи относят зону Брока ко всей нижней лобной извилине, в то время как другие считают, что она составляет только часть нижней лобной извилины.Третьи считают, что граница зоны Брока немного расширяется за пределы нижней лобной извилины.

У подавляющего большинства людей считается, что зона Брока находится в левом полушарии головного мозга. Это связано с ролью зоны Брока в языке и типичным доминированием левого полушария в языковой функции; однако есть соответствующая область в правом полушарии — просто считается, что она не играет столь значительной роли в речевом воспроизведении.

Что такое зона Брока и что она делает?

В апреле 1861 года 51-летний мужчина по имени Луи Виктор Леборн был госпитализирован в хирургическое отделение молодого врача Поля Пьера Брока.У Леборна была тяжелая инфекция ноги, которая переросла в гангрену, и Брока не думал, что он выживет. Однако Брока проявлял гораздо больший интерес к Леборну, чем к другому пациенту с целлюлитом, поскольку у Леборна также было более уникальное заболевание. Расстройство, которое Брока привёл ко всем афемиям и которое позже будет названо афазией (афазия — это название, которое прижилось), привело к тому, что Леборну было чрезвычайно трудно произносить речь. На самом деле единственное слово, которое он мог постоянно произносить, было слово «загар», которое он часто произносил рефреном из двух слов «загар, загар».У Леборна были мысли, которые он хотел сообщить, но не мог. Он использовал жесты, чтобы взаимодействовать с Брока, но иногда расстраивался из-за своей неспособности выразить себя, заставляя его произносить единственные другие слова, которые Брока, как сообщил Брока, слышал от него: «sacre nom de Dieu» или Черт побери .

Посмотрите это 2-минутное нейробиологическое видео, чтобы узнать больше о области Брока.

Брока увидел возможность в Леборне. кругах научного сообщества; она была сосредоточена вокруг вопроса о том, специализированы ли определенные области мозга для выполнения определенных функций или весь мозг используется для выполнения каждой функции.Прежняя точка зрения, которую иногда называют локализацией функции , была точкой зрения, к которой склонялся Брока.

Одной из функций, которую сторонники локализации (иногда называемые локализаторами) решительно выступали за локализацию, была речь. Предыдущие данные предполагали, что способность к речи может быть сосредоточена в лобных долях. Таким образом, когда Брока столкнулся с Леборном, он увидел возможность проверить эту гипотезу. После того, как Леборн умер, Брока быстро провел вскрытие.При исследовании мозга Брока обнаружил кратер в левой лобной доле, который, по его словам, был размером с «куриное яйцо».

Сочетание поражения левой лобной доли с дефицитом речи заставило Брока признать этот случай основополагающим в аргументе локализации. Он представил этот случай перед группой заинтригованных ученых в Париже, и для некоторых это свидетельство побудило их отдать предпочтение более локализационистскому подходу к мозгу. Брока считался респектабельным и осторожным ученым — не из тех, кто делает поспешные выводы без достаточного количества доказательств.Таким образом, тот факт, что он пришел к выводу, что речь может быть локализована в лобных долях, имел большое значение.

Однако, не будучи полностью убежденным только одним случаем, Брока продолжал искать другие случаи, связанные с повреждением лобных долей и нарушениями речи после Леборна. Всего за пару лет он выявил восемь случаев. Что, пожалуй, больше всего шокировало Брока, так это то, что в каждом случае повреждение находилось не только в одном и том же месте в лобной доле, но и всегда на левой стороне.Идея о том, что два полушария мозга каким-то образом различаются, была относительно неслыханной в то время, но клинические данные вскоре заставили Брока аргументировать эту гипотезу наряду с локализацией речи.

Область, открытая Брока, сначала будет известна как Извилина Брока , затем Центр Брока , а затем — к началу 1900-х годов — Область Брока. В дополнение к тому, что область Брока была признана важной частью мозга для производства речи, она стала важным доказательством в дебатах о локализации функции.Хотя это не само по себе положило конец дебатам о локализации, оно помогло убедить многих в том, что по крайней мере некоторые функции возложены на относительно ограниченные области мозга.

Состояние Леборна стало известно как афазия Брока (также известная как экспрессивная афазия). Его основным симптомом является дефицит способности воспроизводить язык (часто любой тип языка, включая как устную, так и письменную речь). Таким образом, основная функция, которую чаще всего приписывают зоне Брока, связана с производством речи.Однако вскоре после Брока исследователи поняли, что такое сложное поведение, как речь, вряд ли затрагивает только одну маленькую область мозга. Таким образом, в настоящее время считается, что зона Брока играет важную роль в воспроизведении речи посредством связи с несколькими другими областями мозга.

Точная роль зоны Брока в речевом производстве до сих пор обсуждается. Другими словами, данные свидетельствуют о том, что повреждение зоны Брока может нарушить производство речи, но никто точно не знает, какая конкретная функция, связанная с речью, утрачена, чтобы вызвать это нарушение.Некоторые утверждали, что зона Брока участвует в производстве моторных движений, которые позволяют воспроизводить речь. Другие утверждали, что он связан с вербальной рабочей памятью, синтаксисом, грамматикой или всем вышеперечисленным.

Считается, что область Брока также выполняет ряд других лингвистических и нелингвистических функций. В настоящее время признано, что помимо производства речи важную роль в понимании языка играет зона Брока. Также считается, что зона Брока участвует в движении и действии, и было обнаружено, что она активна во время планирования движения, имитации движения и понимания движения другого человека.Кроме того, было высказано предположение, что в области Брока есть зеркальные нейроны, которые активируются во время движений рук и губ, а также при наблюдении за другими, совершающими аналогичные движения.

Хотя некоторые из этих дополнительных функций, связанных с зоной Брока, могут быть связаны с ролью этой области в языке, они также показывают, что функция зоны Брока намного сложнее, чем предполагалось изначально. Таким образом, роль зоны Брока в лингвистических и неязыковых функциях все еще выясняется, и, вероятно, в будущем она будет многократно видоизменяться и расширяться.

Ссылка (в дополнение к приведенному выше тексту):

Schiller F. 1979. Поль Брока: Основатель французской антропологии, исследователь мозга. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.

Узнать больше  — История нейронауки: Пол Брока

Сети языков мозга для нейрореабилитации

Общение у людей активирует почти все части мозга. Конечно, преобладает использование языка, но задействованы и другие когнитивные функции, такие как внимание, память, эмоции и исполнительные процессы.Однако для того, чтобы объяснить, как наш мозг «понимает», «говорит» и «пишет», а также для того, чтобы реабилитировать афазические расстройства, нейронаука годами сталкивалась с проблемой выявления ответственных нейронных сетей. Брока и Вернике (а также Лихтхайм и многие другие) в 19 веке, когда исследования мозга в основном основывались на наблюдениях и вскрытиях, предлагали фундаментальные знания о мозге и языке, поэтому появилась модель Вернике-Гешвинда, и в 20 веке была основана афазиология. в теме.Эта модель по-прежнему полезна для первого подхода к классической категоризации афазических синдромов, но она устарела, поскольку неадекватно описывает нейронные сети, имеющие отношение к языку, и предлагает модульную перспективу, фокусируясь в основном на корковых структурах. За последние три десятилетия нейронаука завоевала новые методы визуализации, записи и манипулирования для исследования мозга, и была разработана новая модель функциональной нейроанатомии языка, модель двойного потока, состоящая из двух взаимодействующих сетей («потоков»), один вентральный, билатерально организованный, для понимания языка, и один дорсальный, доминирующий в левом полушарии, для производства.Эта новая модель также имеет свои ограничения, но помогает нам понять, среди прочего, почему пациенты с различными поражениями головного мозга могут иметь сходные нарушения речи. Кроме того, интересные аспекты возникают при изучении языковых функций в стареющем мозге (а также в молодом, развивающемся мозге) и у пациентов с когнитивными нарушениями, а также в эффектах нейромодуляции на реорганизацию мозговых сетей, обслуживающих язык. В этом выборочном обзоре мы обсуждаем методы объединения новых знаний о функциональной реорганизации мозга со сложными методами, способными активировать доступные поддерживающие сети, чтобы обеспечить улучшенные стратегии нейрореабилитации для людей, страдающих нейрогенными коммуникативными расстройствами.

1. Введение

Рассмотрим двух здоровых мужчин 20 и 80 лет без истории неврологических заболеваний, которые участвовали в выполнении задания на понимание предложений и продемонстрировали одинаковый успех в понимании предложений. Пожилой человек способен (при определенных обстоятельствах) вести себя так же, как и младший, благодаря компенсаторному задействованию новых вспомогательных областей мозга [1]. Эти вспомогательные области, хотя и доступны, не нужны в мозгу молодого человека.Это явление, которое нельзя наблюдать клинически, но которое можно зафиксировать с помощью функциональной резонансной томографии, является «скрытой» пресбифазией и простыми словами говорит нам о том, что старому мозгу требуется больше усилий, чтобы работать аналогично молодому. Вышеупомянутая простая парадигма предлагает новую перспективу для нейроанатомии языка и может рассматриваться с разных точек зрения: многофункциональность мозга, его структурная и функциональная связность, пластичность и гипотеза когнитивного резерва. Это помогает нам увидеть весь мозг как орган коммуникации, в котором непрерывно взаимодействуют лингвистические и когнитивные сети.В нашей недавно опубликованной редакционной статье мы подчеркиваем, основываясь на данных здорового и больного мозга, его способность делать возможным общение с помощью значимых символов, выражений и понимания идей и концепций [2]. Этот выборочный обзор начинается с краткого описания классической модели Брока-Вернике-Лихтхайма-Гешвинда из эпохи исследований, основанных на вскрытии. Затем описывается двухпоточная модель обработки языка Хикока и Поппеля, включая ее ограничения (т. е. роль мозжечка).Затем продолжается обсуждение способности использовать язык для общения, которое опирается не только на традиционно описываемые базовые языковые сети, но и на другие дополнительные, широко распространенные сети, которые при необходимости можно задействовать для поддержки лингвистических функций. Новые идеи предлагаются путем изучения языка в стареющем мозге, а также языка в молодом/развивающемся мозге. Мы также комментируем связь между языком и познанием, особенно у пожилых людей, а также при постинсультной афазии и реорганизации языковых сетей.Описание этих сетей, проверка их доступности и расширение их набора составляют науку о нейрореабилитации. Новые инструменты для клинического и экспериментального применения нейровизуализации и нейромодуляции, т. е. искусственного манипулирования мозговой активностью, помогли нейробиологии установить новую эру. Используя эти современные методы, мы расширили наши знания и впоследствии бросили вызов классическим знаниям о мозге и языке. В заключительной части этой статьи мы обсуждаем методы сочетания полученных новых знаний со сложными методами для продвижения нейрореабилитации.Мы намеренно выделяем многочисленные аспекты мозговых и языковых ассоциаций, которые могут породить идеи о новых терапевтических мишенях для людей, живущих с афазией.

2. Классическая модель Брока-Вернике-Лихтхайма-Гешвинда

Брока (1824-1880) впервые описал в 1861 г. после вскрытия мозга своего знаменитого пациента «Тан» (Луи Виктор Леборн) связь между моторной афазией и поражение средней части левой лобной доли больного, коркового речевого центра, области, названной впоследствии в его честь «зоной Брока» [3, 4].Вскоре после того, как Брока опубликовал свои открытия, Вернике (1848-1905) заметил, что не все нарушения речи были результатом повреждения зоны Брока. В 1873 г. он наблюдал, что повреждение левой задней верхней височной извилины, теперь называемой зоной Вернике, приводит к дефициту понимания речи, афазии, позже известной как афазия Вернике (рецептивная афазия) [5]. Людвиг Лихтхайм (1845-1928) подробно описал элементы проводниковой афазии и разработал объяснение обработки речи в мозгу.Кроме того, он разработал раннюю модель нейроанатомии языка, так называемую модель Вернике-Лихтхайма. Позже, в 20 ^-м -м веке, Норман Гешвинд (1926-1984), один из первых американских неврологов-бихевиористов, возродил модель Вернике-Лихтхайма для нейроанатомии языка, так что эта модель стала более широко известна как «Вернике-Гешвинд». модель. Согласно этой модели звуки слов передаются по слуховым путям в первичную слуховую кору, а затем в зону Вернике, где извлекается значение слов.Для того чтобы человек мог воспроизводить речь, значения слов передаются из зоны Вернике через дугообразный пучок в зону Брока, где формируются морфемы, которые затем передаются в моторную кору. С другой стороны, информация из письменного слова передается через первичную зрительную кору в угловую извилину, а затем в зону Вернике. Чтобы отдать должное, мы должны обратиться к модели, преобладавшей более века, как к стандартной неврологической модели языка, модели Брока-Вернике-Лихтхайма-Гешвинда.

В этой исторической модели зоны Вернике и Брока соединены друг с другом дугообразным пучком. Где именно в мозгу расположены зоны Брока и Вернике, также остается неясным, особенно для последней. Зона Брока соответствует треугольной и оперкулярной нижней лобной извилине (НФГ) левого полушария у большинства людей. Дронкерс и его коллеги, повторно исследуя с помощью магнитно-резонансной томографии с высоким разрешением сохранившийся мозг двух исторических пациентов Брока, обнаружили, что поражения обоих пациентов значительно распространились не только на поверхностные поражения, первоначально наблюдаемые Брока, но также и на медиальные области мозга. 6].Кроме того, Федоренко и его коллеги представили данные исследований фМРТ с участием одного субъекта, предполагающие, что область Брока содержит два набора субрегионов, один из которых специфичен для языка, окруженный другим, неспецифическим для языка, задействованным в широком спектре когнитивных задач [7]. Можно привести аргумент в пользу многофункциональности мозга.

Что касается области Вернике, неоднозначность еще выше, поскольку Месулам и его коллеги утверждают, что в нашем мозгу нет единой области, предназначенной для понимания речи [8].Изучая большую группу пациентов с первично-прогрессирующей афазией, они обнаружили гетерогенный набор участков корковой атрофии, связанных с серьезными нарушениями понимания при построении предложений, включая зону Вернике, зону Брока и дорсальную премоторную кору, в то время как серьезные нарушения понимания отдельных слов были связаны с с участками атрофии в левом височном полюсе и прилежащей передней части височной коры.

Упрощенный модульный подход классической модели, возможно, все еще полезен для понимания классической категоризации афазических синдромов, при которых лобные поражения вызывают моторную афазию, височные и височно-теменные поражения вызывают сенсорную афазию, поражения, поражающие дугообразный пучок, вызывают проводниковую афазию, и более глубокие корковые поражения вызывают синдромы отключения.Эта модель, которая доминировала во многих классических (и не обязательно старых) учебниках и руководила исследованиями до начала этого века, сейчас устарела. Это доказало, что «он лингвистически и анатомически недостаточно определен» [9] и не может научно подтвердить весь спектр афазических синдромов. Трембли и Дик [10] рассмотрели серьезные пробелы в классической модели и отметили, что одной из наиболее важных проблем является «отсутствие информации о цепях, касающихся нейронных связей задействованных областей мозга.Еще одна серьезная проблема заключается в том, что эта модель фокусируется на корковых структурах, исключая подкорковые области и соответствующие связи, основанные на устаревшей анатомии мозга. В течение последних трех десятилетий исследования, основанные в основном на функциональной нейровизуализации, доказали, что во время понимания участвуют обе височные доли, а во время речи активируется широкий спектр лобных и теменных областей, обычно в левом полушарии. Кроме того, вовлекаются многие подкорковые области и тракты.Интересно, что Behroozmand et al. предоставили новые доказательства того, что субталамическое ядро ​​участвует в вокально-моторной функции, что было продемонстрировано после лечения глубокой стимуляцией мозга у пациентов с БП [11], вместе формируя основные языковые сети.

3. Модель двойного потока Хикока и Поппеля и сети языковой обработки

Фундаментальный переход от старых моделей к современным сетевым моделям стал возможен благодаря новым знаниям, полученным в результате наблюдений как за людьми, так и за приматами [12].Современные сетевые модели состоят из параллельных и взаимосвязанных потоков, затрагивающих как корковые, так и подкорковые области. Hickok и Poeppel [13, 14] предложили модель «двойного потока», подчеркнув обработку речи в «дорсальных» и «вентральных» путях (потоках): вентральный поток в основном билатерально организован от височного полюса до базальной затылочно-височной коры, речевые сигналы для понимания, в то время как дорсальный поток сильно доминирует в левом полушарии, от задней верхней височной до нижней лобной коры [15].Функция дорсального потока в основном ограничивается «сенсорно-моторным преобразованием звука в артикуляцию» [16].

Согласно модели двойного потока, дорсальный путь включает структуры левого полушария в задней лобной доле, задней дорсальной височной доле и теменной покрышке, включая длинные тракты белого вещества (БВ), соединяющие лобную с височной и теменной долями а именно, суставной пучок (AF), а также непрямой передний и непрямой задний компоненты верхнего продольного пучка (SLF).В частности, основные передние (лобные) узлы дорсального пути включают нижнюю лобную извилину (крышечную и треугольную части), вентральные части прецентральной извилины и передние части островковой доли (вместе образующие левую лобную покрышку (L). -ФО)). Сзади основными узлами являются задний сектор островка, вентральные отделы надмаргинальной извилины и сильвиева теменно-височная область (Spt), образующие вместе с верхними отделами задней верхней височной извилины и борозды левое височно-теменное соединение. (L-TPJ).

Зона Spt расположена в задней части левой височной области (PT), где сходятся системы восприятия и производства речи. Несмотря на близость к классической зоне Вернике, ее задняя часть в основном участвует в речеобразовании, выступая в роли «вычислительного центра» и сенсомоторного интерфейса между двумя потоками.

С другой стороны, вентральные проводящие пути билатерально распределяются в обоих полушариях, а основные центры включают верхнюю височную извилину (ВВГ), верхнюю височную борозду (ВВВ), среднюю и нижнюю височную извилину (ВВГ/ВНГ) и переднюю височная доля (АТЛ).Вентральный поток соединяет лобную кору с затылочной, теменной и височной долями через длинные пути белого вещества (БВ), в том числе наружную капсулу (ЭК), нижний лобно-затылочный пучок (НЛФ), нижний продольный пучок (ИЛФ). ) и крючковидный пучок (UF). Основные концентраторы и пучки, образующие двойная модель потока приведены в таблице

2 3 анатомические основы нормальной, а не нарушенной речи и языковой обработки, исследования пациентов с инсультом и афазией предоставили доказательства, подтверждающие это.Кюммерер и др. оценили на большой выборке из 100 пациентов с афазическим инсультом, насколько хорошо острые нарушения повторения и понимания коррелируют с поражениями дорсального или вентрального потока [17]. Они пришли к выводу, что выполнение задачи по измерениям слухового восприятия требует взаимодействия между височными и префронтальными областями мозга через вентральный крайний капсульный путь. Фридрикссон и др. также исследовали влияние как коркового повреждения, так и отключения на афазические нарушения у пациентов с инсультом в контексте этой модели [18].Они обнаружили, что «показатели нарушения моторной речи более тесно связаны с повреждением дорсального потока, тогда как показатели нарушения понимания речи связаны с вовлечением вентрального потока». Интересно и важно то, что они показали, что языковые функции, такие как называние, повторение речи и грамматическая обработка, зависят от более широкой сети и взаимодействия между двумя потоками. Их результаты свидетельствуют о пациентах с повреждением головного мозга, поддерживающих двойную модель, связывая нарушение моторной речи в основном с повреждением дорсального потока и нарушение понимания речи с вовлечением вентрального потока.Кроме того, они показали, что такие элементы, как называние, повторение речи и грамматическая обработка, в основном зависят от связей и взаимодействий между двумя потоками. Это объясняет, почему пациенты с, казалось бы, несопоставимыми локализациями поражений часто испытывают схожие нарушения при выполнении определенных речевых или языковых задач: у них могут быть разные корковые повреждения, но эти повреждения затрагивают одну и ту же обширную корковую сеть, которая поддерживает эти задачи. В целом, эти результаты помогают нам перейти от узловой точки зрения к сетевой.Конечно, есть ключевые области, другими словами, важные центральные узлы или узлы, многие из которых описаны афазиологами 19-го века, но то, как они соединяются и взаимодействуют с другими узлами и путями, обеспечивает наш мозг уникальной способностью к обработке речи. и общение. В дополнение к этим узлам языковые сети также включают важные «узкие места», о которых говорится ниже.

Новый синтез старых и новых знаний об архитектуре сети языковой обработки в соответствии с моделью двойного потока обеспечивается работой Mirman et al.[19]. В этом вдохновленном исследовании исследователи объединили высококачественные методы структурного нейровизуализирующего анализа и обширную поведенческую оценку 99 пациентов со стойкими приобретенными языковыми дефицитами, чтобы ответить на вопросы о функциональной и нервной организации обработки речи у пациентов с приобретенными языковыми дефицитами. В языковой системе можно выделить два основных подразделения: одно служит «значению и форме», а другое — «распознаванию и воспроизведению». Перисильвиевы области, участвующие в фонологической обработке, были либо надсильвиевыми (для производства речи — в соответствии с дорсальным потоком), либо инфрасильвиевыми (для распознавания речи — в соответствии с вентральным потоком).С другой стороны, дефицит семантической продукции и узнавания был связан с повреждением экстрасильвиевых областей. В частности, дефицит семантической продукции, отраженный в семантических ошибках, был связан с левой передней височной долей (ATL), в то время как дефицит семантического мультимодального распознавания (был связан) с нарушением связи белого вещества других областей мозга с лобной корой, соответственно. Мирман и др. в своей работе подчеркнули важность в основном трех путей за дугообразным пучком: крючковидный пучок, нижний лобно-затылочный пучок и передние таламические лучи.Все эти волокнистые пути сходятся в «узком месте» лобной области белого вещества, где даже нетяжелое повреждение может нарушить семантическую обработку множества задач и модальностей. За пределами этой узкой области потребуются более обширные поражения, чтобы вызвать сопоставимые мультимодальные семантические дефициты. Вот почему поражения в других областях, которые, как известно, важны для семантической обработки, таких как средняя и задняя части средней височной извилины и нижняя теменная долька, в этом исследовании не были связаны ни с семантическими ошибками, ни с мультимодальной семантикой.Роль этих областей не является ни специфической для семантически обусловленного производства слов (эту роль играет левый ATL), ни достаточно общей для фокального повреждения, вызывающего мультимодальный семантический дефицит, как в области узкого места белого вещества.

4. Роль мозжечка

Как мы отмечали ранее, мозжечок не фигурирует ни в классической, ни в современной моделях, описывающих нейроанатомию языка. Однако это не то, что происходит на самом деле. Сообщается, что поражения мозжечка вызывают афазию [20], а также выявлена ​​роль мозжечка в широком спектре когнитивных и аффективных функций нервной системы, в том числе в речевом [21].Установлено топологическое различие между «моторным» мозжечком, проецирующимся на моторные области коры, и «когнитивно-аффективным» мозжечком, связанным с корково-лимбическими ассоциативными областями [22]. Поражения мозжечка оказывают отдаленное функциональное воздействие на структурно интактные области коры через перекрестный церебелло-церебральный диашизис. Мариен и Боргатти [22] обсуждают (сильно латерализованное) участие мозжечка в широком спектре немоторных языковых функций через густую сеть перекрестных и реципрокных мозжечково-церебральных связей.Недавно мозжечок был нацелен на tDCS (транскраниальную стимуляцию постоянным током) с усилением воздействия на беглость речи [23]. Поэтому настало время включить мозжечок в новую, обновленную «многопотоковую модель» обработки речи.

5. За пределами сетей: общение и наш мозг

Многие нейробиологи, от нейроанатомов до нейролингвистов, сосредотачивают свои исследования на специфических маленьких частицах обработки речи. Эти усилия вместе внесли свой вклад глубоко в наш мозг как органы коммуникации и сформировали наши текущие знания о языковых функциях и когнитивно-лингвистических взаимодействиях как в норме, так и при болезни.Примером этого могут служить результаты одного из наших недавних исследований, в котором мы изучали диссоциацию глагол-существительное у пациентов с рецидивирующе-ремиттирующим рассеянным склерозом и впервые в литературе сообщили о превосходстве имени существительного над глаголами для наименования изображения конфронтации у этих пациентов. [24]. Однако в реальном мире наш мозг, похоже, организует свои взаимодействия для общения по сценариям, включающим многофункциональную обработку мультимодальных входных данных из окружающей среды. Проще говоря, то, что мы готовы слушать, формируется в зависимости от того, обсуждаем ли мы с друзьями или посещаем научную лекцию.Разные группы слов, образующие разные группы значений, связанные с разными эмоциональными аспектами, задействуют разные отделы нашего мозга, далеко выходящие за рамки строго определенных языковых сетей. Хут и его коллеги перенесли наше мышление в этот реальный мир, используя новую генеративную модель для создания подробного семантического атласа [25]. Они хотели ответить на вопросы о расширении и избирательности областей мозга, участвующих в репрезентации значения языка. С помощью воксельного моделирования данных функциональной МРТ (фМРТ) они обнаружили, что слова, относящиеся к одному и тому же семантическому домену, имеют высокую корреляцию, в то время как несвязанные слова — нет.Делая это для нескольких сотен слов, используя большой корпус англоязычных текстов повествовательных историй, испытуемые слушали часами, при этом в сканере они показывали, что большинство областей внутри семантической системы представляют информацию о конкретных семантических доменах. Таким образом, они смогли сформировать атлас, показывающий, какие домены представлены в каждой области. Кроме того, они доказали, что семантическая система была в высокой степени последовательной у участвующих людей, и они объяснили эту согласованность их общим жизненным опытом.Еще одним важным открытием этого гениального исследования было то, что распределение семантически избирательных областей внутри семантической системы было относительно симметричным в двух полушариях головного мозга. Этот последний вывод не согласуется с исследованиями поражений человека, которые поддерживают идею о том, что семантическая репрезентация латерализована в левом полушарии, но, тем не менее, в соответствии с двусторонним распределением вентрального потока в модели двойного потока. Двустороннее распространение семантической репрезентации, другими словами расширение вентрального потока в оба полушария, убедительно подтверждается многочисленными исследованиями, поскольку технология нейровизуализации позволила нам изучать язык у здоровых людей, как прекрасно описал Прайс [26, 27].

Когда мы общаемся, в нашей сети обмена сообщениями преобладают слова, но мы никогда не обмениваемся только словами. Различные области мозга сканируют просодию, эмоции, язык тела и различные стимулы окружающей среды. Не существует простых правил иерархии того, что важнее для нашего мозга, чтобы «понять» сообщение. Доказательства, которые помогут нам разгадать эту иерархию, могут быть получены путем изучения пациентов с поражением головного мозга, и это может помочь в нейрореабилитации. Мы восхищаемся тем, как Сакс описал в 9-й главе («Речь президента») своей книги «Человек, который принял жену за шляпу », что только люди, которые не могли понять слова были в состоянии действительно понять говорящего [28].Мы (Г.Н.) в настоящее время готовим отчет о случае 67-летнего мужчины, который после отличного выздоровления от афазии из-за левополушарного (в основном височного) инсульта десять лет назад снова появился несколько месяцев назад с тяжелой афазией, после правый височный инсульт. Можно ли это интерпретировать как случай «афазии из-за поражения правого полушария» у пациента с доказанным «леводоминантным мозгом»? Имеем ли мы право ответить «нет»? Туркельтауб и др. сообщили об аналогичном очень интересном случае 72-летней женщины с афазией, у которой наблюдались положительные эффекты в назывании после того, как ее лечили протоколом ингибирующей ТМС, направленным на ее правую треугольную часть, до тех пор, пока новый правополушарный инсульт не вызвал ухудшение ее афазии [29]. .Эти случаи напоминают исторический случай Барлоу 1877 года [30], в то время как Гамильтон и его коллеги рассматривают аналогичные другие зарегистрированные случаи, пытаясь осветить роль правого полушария в восстановлении постинсультной афазии [31]. Как можно объяснить эти парадоксальные наблюдения? Почему, несмотря на то, что мы знаем, что области гомологов правого полушария активны во время языковых задач, поражения в этих областях не обычно (но в исключительных случаях) вызывают нарушение речи? Возможно, большее значение имеют не заторможенные или поврежденные области правого полушария сами по себе, а их роль в языковых сетях.Когда основные языковые области левого полушария не повреждены, многие правые гомологичные области остаются «молчащими», но в мозге с поражением левого полушария их роль оказывается протагонистической. Если также эти области правого полушария разрушены (как у пациента Turkeltaub et al., а ишемическое поражение не может быть эквивалентно индуцированному ТМС торможению), афазия ухудшается.

Как отмечают Кахана-Амитай и Альберт в своей замечательной книге «Новое определение восстановления после афазии », должна быть сформирована многофункциональная нейронная модель языка, включающая языковые карты мозга, которые отражают функциональное разнообразие нейронных сетей, обслуживающих язык, и роль нелингвистические навыки [32].Конечно, устанавливая области мозга, отвечающие за различные условия задачи, мы не достигаем конца пути. Цель нейронауки по-прежнему состоит в том, чтобы объяснить, как мозг это делает [33].

6. Язык и старение мозга

Изучение возможного влияния старения на структурно-функциональные характеристики мозга важно не только для лучшего понимания изменений нейропластичности речевых сетей, но и в связи с тем, что у большинства пациентов с афазией (из-за к инсульту или нейродегенеративным заболеваниям) пожилые люди.Однако современные знания о картах языка мозга, как правило, основаны на нейронных данных, собранных у молодых здоровых взрослых (обычно студентов студенческого возраста), чья функциональная нейроанатомия, вероятно, во многом отличается от таковой у пожилых людей [32].

Утверждается, что даже несмотря на то, что нормальное старение ухудшает определенные аспекты языкового производства, большинство основных языковых процессов устойчивы к старению мозга [34]. Однако, как недавно сообщалось, молодые люди превосходят своих старших сверстников при выполнении смысловых заданий [35].Пожилые люди проявляют меньшую активацию, чем молодые люди, в некоторых элементах типичной семантической сети левого полушария, но большую активацию в правой лобной и теменной областях, в основном, когда они работают хуже, чем молодые участники. Таким образом, семантическая обработка в более позднем возрасте связана с переходом от семантически-специфических к другим нейронным ресурсам.

Агарвал и др. сравнили две группы молодых и пожилых людей с эквивалентными когнитивными характеристиками во время задачи на поиск слов с многогранным подходом, объединяющим структурные и функциональные данные визуализации, о взаимодействиях между полушариями или реорганизации сетей доминирующего полушария, что приводит к сохранению функции [36] .Авторы продемонстрировали, что речевые области левого полушария демонстрируют более высокую функциональную связность у пожилых людей с неповрежденными поведенческими характеристиками и, таким образом, могут играть роль в сохранении функции. Успешная языковая способность у пожилых людей зависит от сохранения когнитивных способностей, где «совокупный вклад сохраненных когнитивных функций отражает компенсаторный механизм, задействованный для поддержки данной нарушенной лингвистической функции» [32]. Всегда ли эта реорганизация и чрезмерная активация различных вспомогательных сетей представляет собой «успешную» компенсацию или нет, это, конечно, вопрос, который остается без ответа [37].Можно предположить, что снижение когнитивных функций, особенно в том, что касается управляющих функций, может быть наиболее подходящим объяснением ухудшения речи у пожилых людей и, возможно, наоборот. Язык поддерживает активность мозга во многих аспектах, например, двуязычные пожилые люди обычно лучше справляются с задачами исполнительного контроля, чем одноязычные сверстники. Грейди и др. изучали активность сети мозга у одноязычных и двуязычных пожилых людей и обнаружили, что билингвы показали более сильную корреляцию, чем одноязычные, между внутренней связностью в лобно-теменной контрольной сети и связанным с выполнением задач увеличением активности в префронтальной и теменной областях [38].Авторы приходят к выводу, что двуязычные различия в сетевом подключении предполагают, что языковой опыт начался в детстве и продолжался на протяжении всей взрослой жизни, что влияет на сети мозга таким образом, что может принести пользу в дальнейшей жизни. Эти преимущества защищают или улучшают системы исполнительного контроля мозга и могут отсрочить появление симптомов болезни Альцгеймера [39]. Это обеспечивает дополнительную поддержку многофункциональных, взаимодействующих точек зрения, посредством чего существует постоянное и динамическое взаимодействие между нейронными сетями, обслуживающими когнитивные, аффективные и практические функции, с одной стороны, и лингвистические функции, с другой.Конечно, необходимы дальнейшие исследования не только в пожилом возрасте, но и на протяжении всей жизни для отслеживания изменений, происходящих в механизмах мозга, лежащих в основе когнитивных и языковых процессов [37].

7. Заметка для молодых людей/развивающийся мозг и реорганизация языковых сетей

Исследования не только старения, но и развития мозга позволяют получить представление о различных аспектах реорганизации мозгом языковых функций. Одним из аспектов является эволюция и совершенствование языковых навыков в первые годы жизни.Лидзба и др. [40] изучали языковую репрезентацию и латерализацию у 36 детей, подростков и молодых людей, используя языковое понимание и языковую продуктивную задачу во время фМРТ. Они обнаружили, что нейронная основа понимания языка устанавливается в билатеральной сети к позднему детству, в то время как для продуктивной сети наблюдается увеличение с возрастом как фокуса, так и латерализации. Кроме того, у 24% их выборки понимание языка и производство речи были латерализованы в противоположных полушариях.Другим очень интересным аспектом был способ компенсации врожденных поражений левого полушария мозга, когда речь шла о языке. Этот вопрос представляет особый интерес, так как предыдущая работа показала, что дети с врожденным поражением левого полушария намного лучше справляются с языковыми задачами, чем взрослые с повреждением левого полушария [41]. Другим интересным моментом является то, что у пациентов с перинатальным инсультом наблюдаются иные паттерны реорганизации, чем у пациентов с инсультом в детском возрасте. У пациентов с инсультом в детском возрасте наблюдалась левосторонняя корковая активация, как и в контроле, в то время как у пациентов с перинатальным инсультом наблюдалась атипичная правосторонняя или двусторонняя латерализация языка [42].Что Lidzba et al. в их исследовании [40], что соответствует модели двойного потока, заключается в том, что понимание языка представлено более двусторонне, чем производство языка. Более того, полушарная диссоциация с продуцированием языка левым полушарием, но двусторонним или правополушарным пониманием языка не является редкостью даже у здоровых праворуких субъектов.

Тюбингенская группа рассмотрела вопрос о том, как компенсируются врожденные поражения левого полушария головного мозга, влияющие на речь [43].Они попытались связать характеристики поражения и межполушарную реорганизацию в зависимости от уровня реорганизованного производства речи и понимания. Они заметили, что у пациентов с поражениями в областях, принадлежащих к дорсальному потоку языковой сети, таких как островковая кора и височно-теменное соединение (ВТП), чаще наблюдалась реорганизация как производства речи, так и понимания. Другими словами, целостность дорсального потока может иметь решающее значение для нормального развития левосторонней речи.Тот факт, что повреждение структур дорсальной сети, а не вентральной, может привести к реорганизации сетей, поддерживающих язык, можно объяснить односторонним доминированием (обычно левой) дорсальной сети по сравнению с двусторонней организацией вентральной сети. сеть. Как следствие, врожденное поражение дорсального речевого пути в левом полушарии может вызывать межполушарную реорганизацию всей языковой сети, включая понимание языка [43].Что касается области TPJ, то хотя структурно она расположена между дорсальной и вентральной сетями и несмотря на ее близость к классической зоне Вернике, ее задняя часть в основном участвует в речеобразовании. Подробное описание этой области см. в книге Хикока и Смолла [44].

8. Роль нейрореабилитации в восстановлении после афазии

Афазии, приобретенные речевые расстройства, возникающие после нарушения языковых сетей, являются частым следствием инсульта и других заболеваний головного мозга и традиционно лечатся с помощью речевой и языковой терапии.Классические подходы к речевой и языковой терапии являются чисто лингвистическими и различаются в основном по методологии вмешательства, его продолжительности, интенсивности и частоте [45]. Однако эти подходы не подходят для пациентов, выздоравливающих от афазии. Во-первых, у пациентов с левополушарным инсультом и афазией также могут быть когнитивные нарушения, особенно в области рабочей памяти и устойчивого внимания, и установлена ​​связь между ними и тяжестью афазии [46]. Дополнительные доказательства взаимосвязи между лингвистическими и когнитивными функциями у пациентов с постинсультной афазией предоставлены Yu et al.[47]. Эта группа оценивала эти функции у 63 пациентов с афазией, перенесших инсульт, с использованием второго издания батареи когнитивных тестов Loewenstein Occupational Therapy Cognitive Assessment (LOTCA) и батареи Western Aphasia Battery (WAB). Данные, полученные с помощью множественного регрессионного анализа, показали тесную связь между языковыми и множественными когнитивными функциями [47].

Как было сказано, в концепции нейронной полифункциональности важны «неязыковые факторы, которые участвуют в перестройке нейронных сетей, поддерживающих восстановление языковых функций при афазии» [32].Лекарства для вспомогательного использования при лечении афазии показали смешанный и довольно умеренный успех, при этом наиболее заметное улучшение речи было обнаружено при использовании мемантина, вазопрессина и пирацетама и только в сочетании с поведенческой речевой терапией [48]. Хиллис и др. [49] недавно показали, что пациенты с афазией после инсульта с повреждением левой задней верхней височной извилины (pSTG) и/или верхнего продольного/аркуатного пучка (SLF/AF) продемонстрировали лучший результат при назначении селективных ингибиторов обратного захвата серотонина (СИОЗС) для через 3 месяца после инсульта.Это говорит о том, что результат может быть смодулирован СИОЗС. Имеются еще два сообщения о возможном положительном влиянии СИОЗС на пациентов с инсультом, в одном из которых показан лучший результат в отношении когнитивных функций при применении эсциталопрама [50], а в другом — при применении флуоксетина в отношении двигательных функций; результат в обоих исследованиях не зависел от депрессии [51]. Может ли это означать, что СИОЗС могут модулировать пластичность мозга после инсульта, является постоянным и волнующим вопросом. Подход к постинсультной афазии с точки зрения нарушенных сетей в сочетании с пониманием того, как терапевтические вмешательства могут влиять на механизмы ишемического повреждения головного мозга, может предложить лучшие стратегии лечения постинсультной афазии в будущем [52].

Теперь мы знаем, что выздоровление от афазии зависит от поддерживающих, вспомогательных сетей, служащих резервной емкостью. Следовательно, мозг должен быть функционально реорганизован, и когда области мозга, участвующие в восстановлении, остаются нетронутыми, исход более благоприятен, и наоборот. Нейропластичность является движущей силой этой функциональной реорганизации, а нейрореабилитация — наукой об ее усилении. Саур и др. изучали пациентов с афазией после инсульта, используя повторную функциональную МРТ (фМРТ) с параллельным языковым тестированием [53].Они хотели разгадать динамику реорганизации языковой системы от острой стадии к хронической. Их результаты показали, что реорганизация мозга во время восстановления речи протекает в три этапа. Во-первых, в острой фазе сильно снижена активация остальных левых речевых областей. Во-вторых, происходит активация с набором гомологичных языковых зон, связанных с улучшением, и, в-третьих, происходит нормализация активации. Возможное объяснение этой нормализации активации отражает консолидацию в языковой системе.

Важный вопрос, возникающий в результате исследований, подобных предыдущему, заключается в том, является ли модель реорганизации сети для остаточной языковой функции и восстановления последовательной у пациентов с афазией. Туркельтауб и др. обратились к этому вопросу, проведя метаанализ функциональных нейровизуализационных исследований хронической афазии после инсульта, и ответили на него положительно [54]. Во время восстановления были задействованы три отдельные области: сохраненные области левого полушария, принадлежащие к языковой сети, новые области левого полушария и гомотопные (для левых языковых областей) области правого полушария.Вовлечение новых областей может либо действовать компенсаторно, либо препятствовать восстановлению. Авторы приходят к выводу, что последовательность в наборе в сеть может помочь нам сформировать лучшие протоколы реабилитации, ориентируясь на эти сети. Что мы узнали из нейрореабилитации языковых функций, так это то, что пациентам с афазией необходим целостный подход к когнитивной нейрореабилитации, разработанный и проводимый междисциплинарной командой, с нейровизуализацией и нейромодуляцией, играющими главную роль [55].

9. Язык и нейромодуляция

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) — нейростимулирующий и нейромодулирующий метод, основанный на принципе электромагнитной индукции электрического поля в головном мозге. Он имеет поведенческие последствия и терапевтический потенциал, способен вызывать длительные кумулятивные пластические изменения в стимулируемой коре, а также в отдаленных функционально взаимосвязанных областях, повышая функциональные возможности мозга и оказывая благотворное влияние на когнитивные функции у здоровых людей и у пациентов с различными заболеваниями. неврологические заболевания [56].Для восстановления афазии rTMS (повторяющаяся TMS) использовалась для подавления активации функциональных сетей, противоположных поражению (в непораженном полушарии, транскаллозальное торможение), что фактически препятствует выздоровлению. Этот эффект можно визуализировать с помощью нейровизуализации [57]. Нацеливание на эти области (и, в частности, на треугольную часть правой нижней лобной извилины (ННЛ)) с помощью низкочастотной ингибирующей рТМС оказывает положительное влияние на восстановление речи у пациентов с афазией после инсульта [58, 59].Важным моментом для применения рТМС является необходимость стимуляции одной и той же области коры, и этого можно достичь, используя данные МРТ головного мозга пролеченного человека для расчета правильного позиционирования катушки с помощью устройств рТМС нового поколения с использованием методов нейронавигации.

Еще одним многообещающим методом нейростимуляции является транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS), которая уже использовалась для улучшения речевых функций в течение последнего десятилетия [60]. Мартин и др. исследовали поведенческие и нервные эффекты tDCS во время одновременной фМРТ у здоровых молодых и пожилых участников, выполняя задания на семантическую беглость и моторную речь [61].В условиях стимуляции производительность в этих задачах значительно и сопоставимо улучшилась в обеих возрастных группах. Они идентифицировали эффекты tDCS в вентральной и дорсальной передней поясной области с дополнительным эффектом усиленной латеральности левой сети у пожилых людей. Фиори и др. исследовали, как tDCS модулирует связность в языковых сетях здоровых людей [62]. Они объединили парадигму изучения глаголов во время функциональной нейровизуализации с одновременной анодной tDCS над левой нижней лобной извилиной (IFG) у здоровых людей-добровольцев.Они обнаружили, что стимуляция анодной tDCS значительно улучшила производительность, а также вызвала изменение (уменьшение) связанной с задачей функциональной связи между левой IFG и правой островковой долей. Это продемонстрировало, что поведенческие улучшения, вызванные анодным tDCS, были связаны с измененной связностью в большой языковой сети. Может показаться парадоксальным, как внедрение анодной tDCS, которая имеет известные возбуждающие эффекты, приводит к улучшению производительности, а также к снижению активности целевой левой IFG.Тем не менее, это явление было описано и в других исследованиях. Холланд и др. [63], в одном из немногих исследований в литературе, сочетающих tDCS с методами нейровизуализации, у здоровых добровольцев изучалось влияние анодной tDCS на левую IFC во время одновременной фМРТ при назывании картинок. Они обнаружили, что по сравнению с симуляцией он значительно облегчал реакцию, в то время как на нервном уровне значительно снижал связанную с заданием активность в стимулируемых нижних лобных областях. В другом исследовании Meinzer et al.[64] нацеливались на левую IFC у здоровых пожилых людей, используя фМРТ и одновременную анодную tDCS, чтобы оценить немедленные эффекты на когнитивные функции, с группой молодых людей, выступающих в качестве контроля. Стимуляция значительно улучшила производительность у пожилых людей и значительно снизила связанную с заданием гиперактивность в двусторонней префронтальной коре, вызывая более «молодой» паттерн связности во время RS-fMRI. Авторы предполагают, что tDCS не только модулирует эндогенные низкочастотные колебания в целевой области мозга, но и распространяется на функционально связанные области языковой сети.Наблюдаемое снижение активности над левыми лобными областями во всех вышеупомянутых исследованиях можно объяснить как индуцированную tDCS адаптацию нейронов в этих областях, приводящую к улучшению поведения. Эта адаптация, вероятно, является регуляцией гиперактивности целевых областей, представляя эффект «примирования» на уровне нейронов [63, 65].

В настоящее время появляются данные о том, что у пациентов с постинсультной афазией можно достичь значительного улучшения, сочетая нейромодуляцию tDCS и поведенческие вмешательства [66–68].По сравнению с rTMS, tDCS имеет определенные практические преимущества. Устройства tDCS портативны и доступны по цене, и их можно легко применять даже в домашних условиях, что делает их широко доступными для нейрореабилитационных и телереабилитационных вмешательств. tDCS можно применять как к левому (анодно-возбуждающему), так и к правому (катодно-тормозному) полушариям, но ее также можно стимулировать к двусторонней одновременной стимуляции [69]. Конечно, предварительно должна быть установлена ​​его эффективность и безопасность для различных условий, а также получены разрешения от контролирующих органов.Кроме того, пока не существует единого мнения о том, где происходят благоприятные изменения мозга для поддержки восстановления после афазии [68].

10. Выводы

В прошлом языковое представление в мозгу рассматривалось как модульное, и в соответствии с этой концепцией обработка речи ограничивалась лингвистическими задачами и проводилась отдельно для каждого модуля (т. е. именования или синтаксиса). Теперь мы знаем, что языковые функции широко распространены в нашем мозгу и взаимосвязаны со многими другими функциями мозга.Мы также признаем многофункциональность мозга и механизмы его функциональной реорганизации. Эти новые знания в сочетании с технологическим прогрессом, с новыми сложными, широко доступными и доступными инструментами для нейровизуализации и нейромодуляции, а также телереабилитации переведут клиническую неврологию в эпоху улучшенных терапевтических стратегий для людей, живущих с расстройствами речи и коммуникации.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Вклад авторов

Все авторы участвовали в разработке концепции, составлении, пересмотре и окончательной доработке рукописи и согласились нести ответственность за все аспекты работы.

Почему мозг, готовый к языку, такой сложный — ScienceDaily

Способность к языку явно человеческая. Это позволяет нам общаться, узнавать новое, создавать культуру и думать лучше. Из-за его сложности ученые долго пытались понять нейробиологию языка.

С классической точки зрения, в левой половине нашего мозга есть две основные языковые области. Зона Брока (в лобной доле) отвечает за производство языка (говорение и письмо), а зона Вернике (в височной доле) поддерживает понимание языка (аудирование и чтение). Большой волокнистый тракт (аркуатный пучок) соединяет эти две «перисильвиевые» области (вокруг сильвиевой борозды, разделяющей две доли).

«Классическая точка зрения во многом неверна, — говорит Хагурт.Язык бесконечно сложнее, чем речь или понимание отдельных слов, на чем основывалась классическая модель. Хотя слова входят в число элементарных «строительных блоков» языка, нам также нужны «операции» для объединения слов в структурированные предложения, такие как «редактор газеты любил статью». Чтобы понять и интерпретировать такое высказывание, недостаточно знать звуки речи (или буквы) и значение отдельных слов. Например, нам также нужна информация о контексте (кто говорит?), интонации (циничный ли тон?) и знании мира (что делает редактор?).

Несколько языковых областей

В последние годы нейроанатомы обнаружили, что области Брока и Вернике на самом деле содержат несколько нейроанатомических областей. Кроме того, недавно обнаруженные языковые области простираются за пределы классических областей, даже в теменную долю, с большим количеством связей между этими областями, чем считалось ранее. Кроме того, традиционные области вовлечены в понимание языка, а также производство. Ученый также узнал, что другие области мозга более важны для речи, чем считалось ранее, включая правое полушарие и мозжечок.Интересно, что языковые области также оказываются несколько изменчивыми. Например, у слепых от рождения людей речь может распространяться на затылочную долю (или зрительный мозг).

Наш мозг обрабатывает язык с поразительной скоростью и «непосредственностью» в динамической сети взаимодействующих областей мозга. Вся необходимая информация становится доступной сразу же, как только мы начинаем комбинировать значения отдельных слов, объединяя различные источники информации. Чтобы ускорить этот процесс, наш мозг активно предсказывает, что будет дальше (например, мы можем ожидать, что «газета» будет следовать за «редактором сайта …’).

Поскольку большинство высказываний являются частью разговора, некоторая информация обычно уже передается между говорящим и слушающим. Выступающие обязательно отмечают «новую информацию», используя порядок слов или тональность, чтобы привлечь внимание слушателя (услышав, что читателям газеты не понравилась статья, можно сказать, что «РЕДАКТОРУ газеты статья понравилась». ‘). Только когда релевантная «новая» информация оказывается неожиданной или неграмотной, мозг человека реагирует.Слушатели, вероятно, обрабатывают «старую» информацию «достаточно хорошо», игнорируя некоторые детали, объясняет Хагурт, поэтому они, кажется, не замечают неожиданной «старой» информации.

Что еще больше усложняет ситуацию, так это то, что язык часто является косвенным. Чтобы понять, что на самом деле имеет в виду говорящий, слушателям необходимо сделать вывод о его намерениях. Например, «Здесь жарко» вполне может означать просьбу открыть окно, а не утверждение о температуре. Исследования нейровизуализации показывают, что такие «прагматические» выводы зависят от областей мозга, которые участвуют в «Теории разума» или обдумывают убеждения, эмоции и желания других людей.

Язык — это «сложный биокультурный гибрид», заключает Хагурт. Но в чем сущность человеческого языка? Это синтаксис, который можно найти в области Брока? Хагурт бросает вызов этому старому представлению: «Отчету полной картины человеческих языковых навыков не способствует различие между существенными и несущественными аспектами речи и языка». Вместо этого нейробиолог выступает за множественное представление о языке как мозговой сети, в котором некоторые операции вполне могут быть разделены с другими когнитивными областями, такими как музыка и арифметика.

Поскольку язык представляет собой многоуровневую систему, неудивительно, что мозг, готовый к языку, так невероятно сложен», — говорит Хагурт.

Зона Вернике Расположение и функция

Зона Вернике — это область мозга, которая важна для развития речи. Он расположен в височной доле на левой стороне мозга и отвечает за понимание речи, в то время как зона Брока связана с производством речи. Развитие или использование речи может быть серьезно затруднено из-за повреждения области Вернике в мозгу.

Когда эта область мозга повреждена, может возникнуть расстройство, известное как афазия Вернике , когда человек может говорить фразами, которые звучат бегло, но лишены смысла.

Местоположение

Хотя расположение области Вернике иногда визуально отображается как находящееся в левом полушарии головного мозга рядом с большой бороздой, известной как латеральная борозда, точное расположение этой области все еще обсуждается.

Обычно считается, что зона Вернике расположена в задней части височной доли, хотя точное местоположение может варьироваться.Чаще всего встречается в левом полушарии головного мозга, но не всегда.

Как была открыта зона Вернике

Ранние нейробиологи были заинтересованы в том, чтобы обнаружить, где в мозгу локализованы определенные способности. Эта локализация функций мозга предполагает, что определенные способности, такие как воспроизведение и понимание языка, контролируются определенными частями мозга.

Одним из пионеров этого исследования был французский невролог Поль Брока.В начале 1870-х годов Поль Брока открыл область мозга, связанную с производством разговорной речи. Он обнаружил, что повреждение этой области приводит к проблемам с речью.

Брока описал, как один пациент, известный как Леборн, мог понимать язык, хотя он не мог говорить, кроме отдельных слов и нескольких других высказываний. Когда Леборн умер, Брока провел вскрытие мозга мужчины и обнаружил повреждение в области лобной доли. Эта область мозга теперь называется зоной Брока и связана с производством речи.

Примерно 10 лет спустя невролог по имени Карл Вернике выявил похожую проблему, при которой пациенты могли говорить, но не могли на самом деле понимать язык. При исследовании мозга пациентов, страдающих этой языковой проблемой, были обнаружены поражения на стыке теменной, височной и затылочной долей.

Эта область мозга теперь известна как область Вернике и связана с пониманием устной и письменной речи.

Афазия Вернике

Когда зона Вернике повреждена травмой или болезнью, может возникнуть языковая афазия.Афазия — это нарушение речи, которое влияет на способность человека понимать и производить как устную, так и письменную коммуникацию. Этот тип афазии известен как афазия Вернике, но его также иногда называют беглой афазией, сенсорной афазией или рецептивной афазией.

Афазия Вернике — это речевое расстройство, которое влияет на понимание языка и воспроизведение осмысленной речи из-за повреждения области Вернике в мозгу.

По данным Национальной ассоциации афазии, люди с афазией Вернике часто могут произносить речь, которая звучит нормально и грамматически правильно.Фактическое содержание этой речи не имеет большого смысла. Несуществующие и не относящиеся к делу слова часто включаются в предложения, которые производят эти люди.

Симптомы афазии Вернике включают:

• Составление бессмысленных слов
• Составление бессмысленных предложений
• Говорить нормальным, но лишенным смысла образом
• Трудно повторять слова или фразы 
• Не осознавать проблемы с речью

Люди с афазией Вернике с трудом понимают устную речь, но способны воспроизводить звуки, фразы и последовательности слов.Хотя эти высказывания имеют тот же ритм, что и нормальная речь, они не являются языком, поскольку не передают никакой информации. Этот тип афазии влияет как на устную, так и на письменную речь.

Чтобы лучше понять, как повреждение области Вернике влияет на речь, может быть полезно просмотреть видеоклип человека с афазией Вернике.

По оценкам Национальной ассоциации афазии, около 25–40% людей, перенесших инсульт, также страдают от того или иного типа афазии.

Инсульты являются одной из наиболее частых причин, но афазия Вернике также может быть результатом черепно-мозговой травмы, неврологических расстройств, опухолей головного мозга и инфекций головного мозга.

Современные виды

Первоначально считалось, что зона Вернике отвечает за осмысленную речь, в то время как зона Брока, как полагали, отвечает за преобразование речи в понятные вокализации.

Сегодня исследователи понимают, что понимание и воспроизведение речи — это сложный процесс, в котором задействована сеть различных областей мозга.Например, исследования показывают, что зона Вернике играет роль в понимании осмысленной речи, а также в самом воспроизведении речи.

Мало того, исследования показывают, что повреждение области мозга Вернике не всегда приводит к проблемам с пониманием языка. На основании таких данных становится ясно, что язык включает в себя не только одну или две различные области мозга.

Как мозг обрабатывает язык жестов

Для понимания знаков активируется та же область мозга, что и для понимания устной речи

Более 70 миллионов глухих людей во всем мире используют язык жестов.Хотя они имеют доступ к тем же структурам мозга, что и разговорные языки, было трудно определить области мозга, которые одинаково обрабатывают обе формы языка. Ученые из Института когнитивных функций человека и мозга им. Макса Планка в ходе метаанализа обнаружили, что область Брока в левом полушарии мозга, которая, как уже было показано, является центральным узлом для разговорных языков, также является важнейшим мозгом. регион жестовых языков.

Наш мозг в основном специализируется на обработке лингвистической информации.Говорится ли эта информация или подписывается, кажется, имеет второстепенное значение.

© шаттерсток

Наш мозг, как правило, специализируется на обработке лингвистической информации. Говорится ли эта информация или подписывается, кажется, имеет второстепенное значение.

© шаттерсток

Способность говорить — одна из основных характеристик, отличающих людей от других животных.Многие люди, вероятно, интуитивно отождествили бы речь и язык. Однако когнитивные исследования жестовых языков с 1960-х годов рисуют другую картину: сегодня ясно, что языки жестов являются полностью автономными языками и имеют сложную организацию на нескольких лингвистических уровнях, таких как грамматика и значение. Предыдущие исследования обработки языка жестов в человеческом мозгу уже выявили некоторые сходства, а также различия между языками жестов и разговорными языками. Однако до сих пор было трудно получить непротиворечивую картину того, как обе формы языка обрабатываются в мозгу.

Исследователи из Института когнитивных исследований человека и мозга им. Макса Планка в Лейпциге теперь хотели узнать, какие области мозга на самом деле участвуют в обработке языка жестов в разных исследованиях, и насколько велико совпадение с областями мозга, которые слышащие люди используют для разговорной речи. обработка языка. В мета-исследовании они объединили данные экспериментов по обработке языка жестов, проведенных по всему миру. «Мета-исследование дает нам возможность получить общую картину нейронной основы языка жестов.Таким образом, мы впервые смогли статистически и надежно идентифицировать области мозга, участвующие в обработке языка жестов во всех исследованиях», — объясняет Эмилиано Заккарелла, последний автор статьи и руководитель группы в отделе нейропсихологии Института.

Исследователи обнаружили, что особенно так называемая зона Брока в лобной части мозга левого полушария является одной из областей, которые участвуют в обработке языка жестов почти в каждом оцениваемом исследовании.Давно известно, что эта область мозга играет центральную роль в разговорной речи, где она используется для грамматики и смысла. Чтобы лучше классифицировать свои результаты текущего мета-исследования, ученые сравнили свои выводы с базой данных, содержащей несколько тысяч исследований со сканированием мозга.

 Исследователи из Лейпцига действительно смогли подтвердить, что существует совпадение между разговорной и жестовой речью в области Брока. Им также удалось показать роль правой лобной доли мозга — аналога области Брока в левой части мозга.Это также неоднократно появлялось во многих оцениваемых исследованиях языка жестов, потому что он обрабатывает нелингвистические аспекты, такие как пространственная или социальная информация своего аналога. Это означает, что движения рук, лица и тела, из которых состоят знаки, в принципе одинаково воспринимаются глухими и слышащими людьми. Однако только у глухих они дополнительно активируют языковую сеть в левом полушарии мозга, включая зону Брока. Поэтому они воспринимают жесты как жесты с лингвистическим содержанием, а не как чистые последовательности движений, как это было бы в случае со слышащими людьми.

Результаты показывают, что зона Брока в левом полушарии является центральным узлом в языковой сети человеческого мозга. В зависимости от того, используют ли люди язык в виде знаков, звуков или письма, он работает вместе с другими сетями. Таким образом, зона Брока обрабатывает не только устную и письменную речь, как это было известно до сих пор, но и абстрактную языковую информацию в любой форме языка вообще. «Поэтому мозг специализируется на языке как таковом, а не на разговоре», — объясняет Патрик С.Треттенбрейн, первый автор публикации и докторант Института когнитивных исследований человека и мозга им. Макса Планка. В последующем исследовании исследовательская группа теперь стремится выяснить, специализируются ли различные части области Брока на значении или грамматике языка жестов у глухих людей, как и у слышащих людей.

Нейрохирургический обзор анатомии мозга

Мозг выполняет множество важных функций. Оно придает смысл вещам, происходящим в окружающем нас мире.Через пять чувств зрения, обоняния, слуха, осязания и вкуса мозг получает сообщения, часто много одновременно.

Мозг контролирует мысли, память и речь, движения рук и ног и функции многих органов тела. Он также определяет, как люди реагируют на стрессовые ситуации (например, сдачу экзамена, потерю работы, рождение ребенка, болезнь и т. д.), регулируя частоту сердечных сокращений и дыхания. Мозг представляет собой организованную структуру, разделенную на множество компонентов, выполняющих определенные и важные функции.

Вес мозга меняется от рождения до взрослой жизни. При рождении средний мозг весит около одного фунта, а в детстве вырастает примерно до двух фунтов. Средний вес мозга взрослой женщины составляет около 2,7 фунтов, тогда как мозг взрослого мужчины весит около трех фунтов.

Нервная система

Нервную систему обычно делят на центральную нервную систему и периферическую нервную систему. Центральная нервная система состоит из головного мозга, его черепно-мозговых нервов и спинного мозга.Периферическая нервная система состоит из спинномозговых нервов, отходящих от спинного мозга, и автономной нервной системы (делится на симпатическую и парасимпатическую нервную систему).

Клеточная структура мозга

Мозг состоит из двух типов клеток: нейронов и глиальных клеток, также известных как нейроглия или глия. Нейрон отвечает за отправку и получение нервных импульсов или сигналов. Глиальные клетки — это ненейрональные клетки, которые обеспечивают поддержку и питание, поддерживают гомеостаз, образуют миелин и облегчают передачу сигналов в нервной системе.В человеческом мозгу количество глиальных клеток превышает количество нейронов примерно в 50 раз. Глиальные клетки являются наиболее распространенными клетками, обнаруживаемыми в первичных опухолях головного мозга.

Если у человека диагностирована опухоль головного мозга, может быть выполнена биопсия, при которой патологоанатом извлекает ткань из опухоли для идентификации. Патологи определяют тип клеток, присутствующих в этой мозговой ткани, и опухоли головного мозга называют на основе этой ассоциации. Тип опухоли головного мозга и вовлеченные клетки влияют на прогноз и лечение пациента.

Мозговые оболочки

Мозг расположен внутри костной оболочки, называемой черепом. Череп защищает мозг от повреждений. Вместе череп и кости, защищающие лицо, называются черепом. Между черепом и головным мозгом находятся мозговые оболочки, состоящие из трех слоев ткани, которые покрывают и защищают головной и спинной мозг. От наружного слоя внутрь: твердая мозговая оболочка, паутинная и мягкая мозговая оболочка.

Твердая мозговая оболочка: В головном мозге твердая мозговая оболочка состоит из двух слоев беловатой неэластичной пленки или мембраны.Наружный слой называется надкостницей. Внутренний слой, твердая мозговая оболочка, выстилает внутреннюю часть всего черепа и создает небольшие складки или отсеки, в которых части мозга защищены и защищены. Две особые складки твердой мозговой оболочки в головном мозге называются серпом и наметом. Серп разделяет правую и левую половины мозга, а тенториум разделяет верхнюю и нижнюю части мозга.

Паутинная оболочка: Второй слой мозговых оболочек — паутинная оболочка.Эта оболочка тонкая и нежная и покрывает весь мозг. Между твердой мозговой оболочкой и паутинной оболочкой имеется пространство, называемое субдуральным пространством. Паутинная оболочка состоит из тонкой эластичной ткани и кровеносных сосудов разного размера.

Мягкая мозговая оболочка: Ближайший к поверхности мозга слой мозговых оболочек называется мягкой мозговой оболочкой. Мягкая мозговая оболочка имеет множество кровеносных сосудов, которые проникают глубоко в поверхность мозга. Мягкая мозговая оболочка, покрывающая всю поверхность мозга, следует за складками мозга.Основные артерии, снабжающие головной мозг, обеспечивают его кровеносными сосудами. Пространство, разделяющее паутинную и мягкую мозговую оболочку, называется субарахноидальным пространством. Именно в этой области течет спинномозговая жидкость.

Спинномозговая жидкость

Цереброспинальная жидкость (ЦСЖ) находится в головном мозге и окружает головной и спинной мозг. Это прозрачное водянистое вещество, которое помогает защитить головной и спинной мозг от травм. Эта жидкость циркулирует по каналам вокруг спинного и головного мозга, постоянно всасываясь и пополняя.Именно в полых каналах мозга, называемых желудочками, вырабатывается жидкость. Специализированная структура внутри каждого желудочка, называемая сосудистым сплетением, отвечает за большую часть продукции ЦСЖ. В норме мозг поддерживает баланс между количеством абсорбируемой спинномозговой жидкости и количеством вырабатываемой. Однако возможны сбои в этой системе.

Вентрикулярная система

Желудочковая система разделена на четыре полости, называемые желудочками, которые соединены серией отверстий, называемых отверстиями, и трубками.

Два желудочка, заключенные в полушариях большого мозга, называются боковыми желудочками (первый и второй). Каждый из них сообщается с третьим желудочком через отдельное отверстие, называемое отверстием Мунро. Третий желудочек находится в центре головного мозга, его стенки состоят из таламуса и гипоталамуса.

Третий желудочек соединяется с четвертым желудочком длинной трубкой, называемой Сильвиевым акведуком.

ЦСЖ, протекающий через четвертый желудочек, обтекает головной и спинной мозг, проходя через еще одну серию отверстий.

Компоненты и функции мозга

Ствол мозга

Ствол головного мозга — это нижнее расширение головного мозга, расположенное перед мозжечком и соединенное со спинным мозгом. Он состоит из трех структур: среднего мозга, моста и продолговатого мозга. Он служит ретрансляционной станцией, передавая сообщения туда и обратно между различными частями тела и корой головного мозга. Здесь расположены многие простые или примитивные функции, необходимые для выживания.

Средний мозг является важным центром движения глаз, в то время как мост участвует в координации движений глаз и лица, лицевых ощущений, слуха и равновесия.

Продолговатый мозг контролирует дыхание, артериальное давление, сердечный ритм и глотание. Сообщения от коры к спинному мозгу и нервам, которые ответвляются от спинного мозга, отправляются через мост и ствол мозга. Разрушение этих областей мозга вызовет «смерть мозга». Без этих ключевых функций люди не могут выжить.

Ретикулярная активирующая система находится в среднем мозге, мосту, продолговатом мозге и части таламуса. Он контролирует уровни бодрствования, позволяет людям обращать внимание на окружающую их среду и участвует в режимах сна.

В стволе головного мозга берут начало 10 из 12 черепно-мозговых нервов, которые контролируют слух, движения глаз, мимические ощущения, вкус, глотание и движения мышц лица, шеи, плеч и языка. Черепные нервы, отвечающие за обоняние и зрение, берут начало в головном мозге.От моста отходят четыре пары черепно-мозговых нервов: нервы с пятой по восьмую.

Мозжечок

Мозжечок расположен в задней части мозга под затылочными долями. Он отделен от головного мозга наметом (складкой твердой мозговой оболочки). Мозжечок точно регулирует двигательную активность или движение, т.е. тонкие движения пальцев, когда они делают операцию или рисуют картину. Это помогает поддерживать осанку, чувство равновесия или равновесия, контролируя тонус мышц и положение конечностей.Мозжечок играет важную роль в способности выполнять быстрые и повторяющиеся действия, например, играть в видеоигры. В мозжечке правосторонние аномалии вызывают симптомы на той же стороне тела.

Головной мозг

Головной мозг, составляющий основную часть головного мозга, делится на две основные части: правое и левое полушария головного мозга. Головной мозг — это термин, часто используемый для описания всего мозга. Трещина или борозда, разделяющая два полушария, называется большой продольной трещиной.Две стороны мозга соединяются внизу мозолистым телом. Мозолистое тело соединяет две половины мозга и передает сообщения от одной половины мозга к другой. Поверхность головного мозга содержит миллиарды нейронов и глии, которые вместе образуют кору головного мозга.

Кора головного мозга имеет серовато-коричневый цвет и называется «серым веществом». Поверхность мозга кажется морщинистой. Кора головного мозга имеет борозды (небольшие бороздки), трещины (более крупные бороздки) и выпуклости между бороздками, называемые извилинами.У ученых есть определенные названия для выпуклостей и борозд на поверхности головного мозга. Десятилетия научных исследований выявили специфические функции различных областей мозга. Под корой головного мозга или поверхностью мозга соединительные волокна между нейронами образуют область белого цвета, называемую «белым веществом».

Полушария головного мозга имеют несколько отчетливых трещин. Обнаружив эти ориентиры на поверхности мозга, его можно эффективно разделить на пары «долей».Доли — это просто широкие области мозга. Головной мозг или головной мозг можно разделить на пары лобных, височных, теменных и затылочных долей. Каждое полушарие имеет лобную, височную, теменную и затылочную доли. Каждая доля может быть разделена, еще раз , в области, которые выполняют очень специфические функции Доли мозга не функционируют в одиночку: они функционируют через очень сложные отношения друг с другом.

Сообщения в мозг доставляются разными способами. Сигналы передаются по маршрутам, называемым путями.Любое разрушение мозговой ткани опухолью может нарушить связь между различными частями мозга. Результатом будет потеря функции, такой как речь, способность читать или способность выполнять простые голосовые команды. Сообщения могут передаваться от одной выпуклости мозга к другой (извилины к извилинам), от одной доли к другой, от одной половины мозга к другой, от одной доли мозга к структурам, которые находятся глубоко в мозгу, например таламусе или из глубоких структур головного мозга в другую область центральной нервной системы.

Исследования показали, что прикосновение к одной стороне мозга посылает электрические сигналы на другую сторону тела. Прикосновение к двигательной области на правой стороне мозга заставит двигаться противоположную или левую сторону тела. Стимуляция левой первичной моторной коры заставит двигаться правую сторону тела. Сообщения о движении и ощущении передаются на другую сторону мозга и заставляют противоположную конечность двигаться или ощущать ощущение. Правая сторона мозга контролирует левую сторону тела и наоборот.Таким образом, если опухоль головного мозга возникает в правой части мозга, которая контролирует движение руки, левая рука может быть слабой или парализованной.

Черепные нервы

От самого мозга отходит 12 пар нервов. Эти нервы отвечают за очень специфические действия и имеют следующие названия и номера:

1. Обоняние: Запах
2. O ptic: Поля зрения и способность видеть
3. Глазодвигательный: Движения глаз; открытие века
4. Trochlear: Движения глаз
5. Тройничный нерв: Ощущение лица
6. Abducens: Движения глаз
7. Лицо: Закрытие век; Выражение лица; вкусовые ощущения
8. Слуховой/вестибулярный: Слуховой; чувство равновесия
9. Языкоглоточный: Вкусовые ощущения; глотание
10. Блуждающий нерв: Глотание; вкусовые ощущения
11. Аксессуар : Контроль мышц шеи и плеч
12. Подъязычный: Движение языка

Гипоталамус

Гипоталамус представляет собой небольшую структуру, содержащую нервные соединения, которые посылают сообщения в гипофиз.Гипоталамус обрабатывает информацию, поступающую из вегетативной нервной системы. Он играет роль в контроле таких функций, как прием пищи, сексуальное поведение и сон; и регулирует температуру тела, эмоции, секрецию гормонов и движения. Гипофиз развивается из расширения гипоталамуса вниз и из второго компонента, идущего вверх от нёба.

Доли

Лобные доли

Лобные доли — самые большие из четырех долей, отвечающих за множество различных функций.К ним относятся двигательные навыки, такие как произвольные движения, речь, интеллектуальные и поведенческие функции. Области, которые производят движения в частях тела, находятся в первичной моторной коре или прецентральной извилине. Префронтальная кора играет важную роль в памяти, интеллекте, концентрации, темпераменте и личности.

Премоторная кора — это область, расположенная рядом с первичной моторной корой. Он направляет движения глаз и головы, а также чувство ориентации человека. Зона Брока, важная для речи, находится в лобной доле, обычно с левой стороны.

Затылочные доли

Эти доли расположены в задней части мозга и позволяют людям получать и обрабатывать визуальную информацию. Они влияют на то, как люди воспринимают цвета и формы. Затылочная доля справа интерпретирует зрительные сигналы из левого зрительного пространства, а левая затылочная доля выполняет ту же функцию для правого зрительного пространства.

Теменные доли

Эти доли одновременно интерпретируют сигналы, полученные от других областей мозга, таких как зрение, слух, моторика, сенсорика и память.Память человека и полученная новая сенсорная информация придают смысл предметам.

Височные доли

Эти доли расположены с каждой стороны мозга примерно на уровне уха и могут быть разделены на две части. Одна часть находится внизу (вентрально) каждого полушария, а другая часть находится сбоку (латерально) каждого полушария. Область справа отвечает за зрительную память и помогает людям распознавать предметы и лица людей. Область на левой стороне участвует в вербальной памяти и помогает людям запоминать и понимать язык.Задняя часть височной доли позволяет людям интерпретировать эмоции и реакции других людей.

Лимбическая система

Эта система связана с эмоциями. В эту систему входят гипоталамус, часть таламуса, миндалевидное тело (активное в порождении агрессивного поведения) и гиппокамп (играет роль в способности запоминать новую информацию).

Шишковидная железа

Эта железа является отростком задней или задней части третьего желудочка.У некоторых млекопитающих он контролирует реакцию на темноту и свет. У людей он играет некоторую роль в половом созревании, хотя точная функция шишковидной железы у людей неясна.

Гипофиз

Гипофиз представляет собой небольшую железу, прикрепленную к основанию головного мозга (за носом) в области, называемой гипофизарной ямкой или турецким седлом. Гипофиз часто называют «главной железой», потому что он контролирует секрецию гормонов. Гипофиз отвечает за контроль и координацию следующего:

• Рост и развитие
• Функция различных органов тела (т.е. почки, грудь и матка)
• Функция других желез (например, щитовидной железы, половых желез и надпочечников)

Задняя черепная ямка

Это полость в задней части черепа, которая содержит мозжечок, ствол мозга и черепные нервы 5-12.

Таламус

Таламус служит ретрансляционной станцией для почти всей информации, которая поступает и уходит в кору. Он играет роль в ощущении боли, внимании и бдительности.Он состоит из четырех частей: гипоталамуса, эпиталамуса, вентрального таламуса и дорсального таламуса. Базальные ганглии представляют собой скопления нервных клеток, окружающих таламус.

Языковые и речевые функции

В целом за язык и речь отвечает левое полушарие или сторона мозга. Из-за этого его называют «доминирующим» полушарием. Правое полушарие играет большую роль в интерпретации визуальной информации и пространственной обработке.Примерно у трети левшей речевая функция может располагаться в правой части мозга. Людям-левшам может потребоваться специальное тестирование, чтобы определить, находится ли их центр речи на левой или правой стороне, до какой-либо операции в этой области.

Многие нейробиологи считают, что левое полушарие и, возможно, другие части мозга играют важную роль в речи. Афазия — это просто нарушение речи. Определенные части мозга отвечают за определенные функции при воспроизведении речи.Существует много типов афазии, каждый из которых зависит от пораженной области мозга и роли, которую эта область играет в воспроизведении речи.

В лобной доле левого полушария есть область, называемая зоной Брока. Он находится рядом с областью, которая контролирует движение лицевых мышц, языка, челюсти и горла. Если эта область разрушена, человеку будет трудно произносить звуки речи из-за неспособности двигать языком или лицевыми мышцами для образования слов. Человек с афазией Брока все еще может читать и понимать разговорную речь, но ему трудно говорить и писать.

В левой височной доле есть область, называемая зоной Вернике. Повреждение этой области вызывает афазию Вернике. Человек может произносить звуки речи, но они бессмысленны (рецептивная афазия), потому что не имеют никакого смысла.

AANS не поддерживает какие-либо методы лечения, процедуры, продукты или врачей, упомянутых в этих информационных бюллетенях для пациентов. Эта информация предоставляется в качестве образовательной услуги и не предназначена для использования в качестве медицинской консультации. Любой, кто ищет конкретный нейрохирургический совет или помощь, должен проконсультироваться со своим нейрохирургом или найти его в вашем районе с помощью онлайн-инструмента AANS «Найти сертифицированного нейрохирурга».

Как язык формирует мозг

Когда 1 мая 2019 года император Акихито сошел с Хризантемового трона, что стало первым отречением Японии за 200 лет, Нарухито официально стал новым императором, возвещая новую эру под названием Рейва (令和; «гармония»). Японская традиция называть эпохи отражает древнюю веру в божественный дух языка. Котодама (言霊; «дух слова») — это идея о том, что слова обладают почти магической силой изменять физическую реальность.Благодаря своему всепроникающему влиянию на общество, в том числе на суеверия и социальный этикет, традиционную поэзию и современные поп-песни, слово kotodama в некотором роде стало доказательством собственной концепции.

На протяжении веков многие культуры верили в духовную силу языка. Со временем эти идеи вышли из области магии и мифологии и стали предметом научных исследований, что в конечном итоге привело к открытию того, что язык действительно может влиять на физический мир, например, изменяя нашу физиологию.

Наши тела эволюционируют, приспосабливаясь к окружающей среде не только на протяжении миллионов лет, но и в течение дней и лет жизни человека. Например, у берегов Таиланда есть дети, которые «видят, как дельфины». Культурные и экологические факторы сформировали то, как эти морские кочевники из племени Мокен ведут свою повседневную жизнь, что позволяет им приспособить свои зрачки под водой так, как не может большинство из нас.

Точно так же, как интенсивное погружение может изменить наших зрачков, а физические упражнения могут изменить наше тело, умственная деятельность, такая как изучение и использование языка, может формировать физические структуры нашего мозга.Когда два нейрона реагируют на стимул (например, на слово), они начинают формировать химические и физические пути друг к другу, которые усиливаются или ослабевают в зависимости от того, как часто они активируются совместно. Этот процесс «нейроны, которые активируются вместе, соединяются вместе», является основой для всего обучения и отражается в формировании серого вещества (где нейроны общаются друг с другом) и белого вещества (жировые тяжи, соединяющие области серого вещества).

Способность мозга приспосабливаться к окружающей среде объясняет, как мы адаптируемся к звукам родного языка.Все младенцы рождаются со способностью различать звуки речи разных языков, но в конечном итоге настраиваются на то, что они слышат больше всего; нервные пути, соответствующие родным фонемам, усиливаются, а соответствующие чужим звукам обрезаются. Для билингвов это окно «универсальной» обработки звука остается открытым дольше из-за их воздействия на более богатую языковую среду. Другими словами, входные данные, которые получает наш мозг, формируют то, как мы воспринимаем окружающий мир.

Несмотря на то, что многоязычие является скорее нормой, чем исключением, одноязычная модель остается стандартом для изучения нейрокогниции. В обзоре более 180 исследований, недавно опубликованных в журнале Behavioral and Brain Functions , обсуждается, как проблемы, связанные с жонглированием несколькими языками, могут повлиять на то, как мы воспринимаем и реагируем на окружающую среду, а также на физическую структуру мозга.

Например, нейровизуализация показала, что билингвизм может улучшить внимание и чувствительность к звукам, даже в младенчестве, и даже если вы начинаете изучать другой язык в более позднем возрасте.Двуязычие также может сделать ваш мозг более эффективным в управлении огромным объемом информации, поступающей ежесекундно, помогая вам сосредоточиться на том, что важно, и игнорировать отвлекающие факторы.

Оба эти навыка имеют решающее значение для изучения новых языков, что может объяснить, почему изучение второго языка может облегчить вам изучение третьего или четвертого. Это резко контрастирует со старыми, ныне опровергнутыми представлениями о том, что в мозгу есть место только для одного языка (как будто мозг делит фиксированное пространство между языками, а не является активным живым органом с плотными и взаимодействующими связями). .Изучение нового языка меняет и даже оптимизирует то, как вы используете то, что у вас уже есть.

В качестве примера можно привести обширное воздействие многоязычной речи, которое может привести к более надежному кодированию звуков в эволюционно древнем стволе мозга, а также к увеличению количества серого и белого вещества в первичной слуховой коре. В результате после обучения даже взрослые могут легче воспринимать звуки иностранной речи, а также имитировать иностранные акценты по сравнению с монолингвами.

Декодирование сложных речевых сигналов — это лишь одна из проблем, с которой сталкивается двуязычный мозг.По мере того, как произнесенное слово разворачивается (например, «ка-н-д-л-е»), как одноязычным, так и двуязычным людям необходимо подавлять помехи от похожих слов, которые приходят на ум (например, «кот», «можно», «конфета»). Однако в дополнение к похожим словам из того же языка мультилингвы также рассматривают слова из других языков, которые они знают.

На самом деле билингвальный мозг всегда готов обрабатывать слова всех известных языков, умножая количество так называемых «лингвистических конкурентов». Со временем билингвы могут стать экспертами в контроле этих конкурентов до такой степени, что области мозга, на которые монолингвы полагаются при разрешении внутриязыковой конкуренции (т.g., передняя поясная кора) проявляют меньшую активность у билингвов, если им не нужно управлять конкуренцией между языками.

Точно так же, как наличие более сильных мышц позволяет вам поднимать тяжести с меньшими усилиями, увеличенное количество серого вещества в классических областях исполнительного контроля может облегчить билингвам управление ненужной информацией. Билингвы также имеют увеличенное количество белого вещества в проводящих путях, соединяющих лобные контрольные области с задними и подкорковыми сенсорными и моторными областями, что может позволить им переложить часть работы на области, которые выполняют больше процедурных действий.Поскольку один и тот же нейронный механизм может использоваться как для лингвистических, так и для нелингвистических задач, многоязычный опыт может даже повлиять на производительность в контекстах, которые вообще не связаны с языком.

Увеличение серого и белого вещества, а также способность гибко задействовать различные области мозга могут помочь объяснить, почему билингвизм может отсрочить появление симптомов деменции на четыре-шесть лет. К счастью, кажется, что для укрепления вашего мозга нет крайнего срока, поскольку изучение иностранного языка все еще может иметь значение во взрослой жизни и после относительно коротких тренировок.Кроме того, изменения в одной области или функции могут иметь каскадный эффект; лучший когнитивный контроль может улучшить слуховую обработку, что может облегчить дальнейшее изучение языка и непрерывную реструктуризацию нейронов.

Способность человека к языку сыграла решающую роль в развитии цивилизаций, передаче знаний и нашей способности коллективно формировать окружающую среду. Помимо мифологии и магии, наделение новой японской эры словом Reiwa может иметь ощутимые результаты, влияя на мысли и выбор людей.

Хотя такие внешние последствия языка можно было наблюдать на протяжении всей истории, мы только недавно получили такие инструменты, как фМРТ, ЭЭГ, ПЭТ, МЭГ, БИКС, КТ и отслеживание взгляда, которые позволяют нам увидеть, как язык восходит к формированию самого мозга. Теперь мы знаем, что опыт работы с несколькими языками может привести к обширным изменениям в нашей нейронной архитектуре, которые наблюдаются на протяжении всей жизни и в разных областях: от младенчества до старости, от сенсорного восприятия до более высокой когнитивной обработки.Использование и изучение языка может изменить саму нашу биологию, подтверждая тем самым древнюю интуицию о том, что слова могут фактически изменять физическую реальность.

2019 © Все права защищены. Карта сайта