Új hálózatot térképeztek fel a nyelvhasználatért felelős agyi területeken
Hogyan tudunk visszaidézni egy szót, amit mondani akarunk? Ez az alapvető képesség, az úgynevezett szófelidézés, gyakran sérül az agykárosodásban szenvedő betegeknél. Érdekes módon sok olyan beteg, aki képes megnevezni a látott dolgokat, például a szobában lévő háziállatot macskaként azonosítani, a mindennapi beszédben nehezen idézi fel a szavakat.
A tudósok régóta próbálják megérteni, hogyan állítja elő az agy a szavakat a beszéd során. A New York-i Egyetem kutatóinak új tanulmánya fényt derít erre a rejtélyre, feltárva a dorsolaterális prefrontális kéregben található bal oldali hálózatot, amely döntő szerepet játszik a megnevezésben. A Cell Reports folyóiratban közzétett eredmények új megvilágításba helyezik a nyelv idegrendszeri felépítését, és potenciális alkalmazási lehetőségeket kínálnak mind az idegtudomány, mind a klinikai beavatkozások számára.
Az agy nyelvi hálózatának feltérképezése
A szavak felidézése az emberi kommunikáció alapvető eleme, amely lehetővé teszi számunkra, hogy a fogalmakat a nyelvhez kapcsoljuk. Több évtizedes kutatások ellenére ennek a folyamatnak a pontos idegdinamikai alapjai – különösen természetes hallási kontextusban – még mindig nem teljesen tisztázottak.
A New York-i Egyetem kutatói – Leyao Yu biomérnöki hallgató és Adeen Flinker, a New York-i Egyetem Tandon biomérnöki tanszékének docense és a New York-i Grossman Orvostudományi Egyetem neurológiai tanszékének docense vezetésével – 48 idegsebészeti betegtől rögzítettek elektrokortikográfiás adatokat, hogy megvizsgálják a nyelvfeldolgozás térbeli és időbeli szerveződését az agyban. Az elektrokortikográfia (ECoG) egy agyi elektróda-technikát jelent, amelyben a kérget közvetlenül elektromosan ingerlő, vagy a kérgi elektromos aktivitást rögzítő elektródákat helyeznek el. Ez a módszer az idegsejt-aktivitás rögzítésére szolgál, ami segíthet az agy működésének és betegségeinek, például az epilepsziának, a vizsgálatában
A kutatók két különálló, de egymást átfedő hálózatot azonosítottak, amelyek a szavak felidézéséért felelősek. Az első, a szemantikai feldolgozási hálózat a középső és alsó frontális gyrusokban található. Ez a hálózat a jelentés integrálásában vesz részt, és érzékeny arra, hogy egy adott mondatban egy szó mennyire szokatlan. A második, az artikulációs tervezési hálózat az alsó frontális és precentrális gyrusokban található, és döntő szerepet játszik a beszédprodukcióban, függetlenül attól, hogy a szavak vizuálisan vagy auditív módon kerülnek-e bemutatásra.
Auditív megnevezés és a prefrontális kéreg
A tanulmány több évtizedes nyelvi idegtudományi kutatásokra épül. Korábbi kutatások arra utaltak, hogy attól függően, hogy azokat látták vagy hallották, az agy eltérő régiói felelősek a szavak visszakereséséért. A korábbi tanulmányok azonban korlátozott időbeli felbontású módszerekre támaszkodtak, így sok kérdés maradt megválaszolatlanul azzal kapcsolatban, hogy ezek a hálózatok hogyan működnek együtt valós időben.
Az ECoG kiváló térbeli és időbeli felbontásának kihasználásával a kutatók feltártak egy figyelemre méltó elülső-hátsó eloszlást a prefrontális kéregben. Megállapították, hogy míg az artikulációs tervezés laterális területeken lokalizálódott, a szemantikai feldolgozás egyedül a hátsó régióban, az alsó frontális gyrusban és a középső frontális gyrusban történt – egy korábban alulértékelt nyelvfeldolgozási központban.
„Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a nyelvfeldolgozás megértésének hiányzó darabja ebben a hátsó prefrontális régióban található” – magyarázza Leyao Yu, a tanulmány vezető szerzője. „Tanulmányunk az első közvetlen bizonyíték arra, hogy ez a terület részt vesz a hangok jelentéshez való hozzárendelésében auditív kontextusban.”
Következmények az idegtudomány és az orvostudomány számára
A tanulmány jelentős hatással bír nemcsak az elméleti idegtudományra, hanem a klinikai alkalmazásokra is. A nyelvi zavarok, mint például az anomia – a szavak felidézésének képtelensége – gyakoriak stroke, agysérülés és neurodegeneratív rendellenességek esetén. A szavak felidézésében részt vevő pontosan meghatározott ideghálózatok megértése jobb diagnosztikához és célzott rehabilitációs terápiákhoz vezethet az ilyen zavarokkal küzdő betegek számára.
Emellett a tanulmány útmutatást ad a jövőbeli kutatásokhoz az agy-számítógép interfészek (BCI) és a neuroprotézisek területén. A nyelvhasználattal kapcsolatos idegi jelek dekódolásával a tudósok potenciálisan olyan segítő eszközöket fejleszthetnek ki a beszédkárosultak számára, amelyek lehetővé teszik számukra a közvetlen agy-számítógépkapcsolaton keresztül történő hatékonyabb kommunikációt.
Egyelőre egy dolog biztos: a minket körülvevő világ dologainak megnevezésére való képességünk nem egyszerű emlékezés, hanem egy kifinomult és finoman hangolt neurális rendszer eredménye, amelyről most többet tudunk, mint valaha.