Как мозъкът шифрова езика - мистерията е разбулена

По света има хиляди хора, които са неспособни да говорят и да изразяват себе си, поради парализа или друго физическо заболяване. Много от тях използват устройства, възприемащи лекото потрепване на окото или бузата, с което изразяват даден звук от азбуката. Този процес обаче е твърде бавен, а и неестествен.

Учените се опитват да помогнат на тези "заключени" индивидуалности да комуникират по-пълноценно, развивайки мозъчно-машинен интерфейс за разшифроване на командите, които умът изпраща към езика, небцето, устните и ларинкса. И когато човек със затруднения в артикулацията иска да каже нещо, интерфейсът ще разчете мозъчния импулс и ще го възпроизведе в реч.

Новите изследвания движат напред науката, достигайки до нова информация, свързана с декодирането на езика. Оказва се, че мозъкът контролира речта по сходен начин както управлява и крайниците.

За да стигнат до тези изводи, изследователи записват сигнали от двете части на мозъка и разнищват подробно какво представляват тези сигнали. Изводите показват, че мозъкът репрезентира едновременно целите на онова, което се опитваме да кажем, както и индивидуалните движения, които използваме, за да ги осъществим (как движим устните, небцето, езика и ларинкса ). А различните представи се срещат в две различни части на мозъка.

"Това може да ни помогне да изградим по-добри декодери на речта за интерфейса, което ще ни приближи до нашата цел да помагаме на хората с говорни проблеми да общуват отново пълноценно", казва водещият автор д-р Марк Слуцки, доцент по неврология и физиология.

Но как думите се превръщат от импулс в говор?

Речта се получава при сложното съчетаване на отделни звукове, наречени фонеми, които се образуват от определени координирани движения на артикулационния апарат по време на изпускане на въздушна струя.

Но досега учените не бяха наясно как мозъчната кора влияе върху продукцията на фонемите. След опити с хипнотизиране и стимулиране на отделни части от мозъка, заключенията са следните:
"Изучихме две части на мозъка, които подпомагат производството на реч", казва Слуцки. – "Предцентралната кора стимулира жестове в по-голяма степен, отколкото фонеми. По-ниският фронтален кортекс, който е с по-високо ниво на словото, репрезентира и фонеми, и жестове."

Общуване по време на мозъчна операция

Изследователите записват мозъчни сигнали от повърхността на кората, използвайки електроди, поставени при пациенти, подложени на мозъчна операция. Нужно е оперираните да бъдат будни по време на интервенцията, а провеждащите изследването ги приканват да четат думи, които им се показват на екран.

След операцията учените отбелязват моментите, в които пациентите са пресъздали фонеми и жестове. Използват записаните мозъчни сигнали от всяка област на кората, за да декодират кои фонеми и жестове са произведени, измервайки ги с абсолютна точност. Мозъчните сигнали в прецентралната кора са по-точни при декодирането на жестове, отколкото при фонемите, докато тези в долната фронтална кора са еднакво продуктивни и при двете.

Тази информация спомага изключително много за поддържането на езиковите модели за артикулация. Тя също така ще съдейства на инженерите при проектирането на устройства за декодиране на речта от тези области на мозъка.

Следващата стъпка за изследването е да се разработи алгоритъм за мозъчно-машинни интерфейси, които не само да декодират жестове, но и да комбинират тези декодирани жестове, за да формират думи, а с тях и пълноценна речева интеракция.

Редактор: Милена Минчева

Източник: sciencedaily.com

Снимки: vidalcuglietta.com