مغز چگونه ریتم های گفتاری را تشخیص می‌دهد؟

طبق تحقیقات کاردرمانی کودکان در زمینه ریتم های گفتاری با استناد به مطالعه دانشمندان علوم اعصاب در دانشگاه UC سان فرانسیسکو، مغز در حال گوش دادن به گفتار، آنرا به هجا های تشکیل دهنده‌اش تقسیم می‌کند. این یافته ها برای اولین بار مبانی عصبی‌ زیربنایی زبان و ادراک ما از نظم آهنگین گفتار را مشخص می‌کند.

دانشمندان علوم اعصاب در طول چند دهه به دنبال شواهدی بودند که نشان می‌دهد نورون ‌های بخش های شنوایی مغز انسان از نوسان های بلندی صدای گفتار برای شناسایی آغاز و انتهای هجاها استفاده می‌کنند (برای مثال اس- تا- دان ز- بان دی- اگ- رام جم-له را تر- سیم می –ک- نند).

در مطالعه جدیدی که در 20 نوامبر 2019 در مجله پیشرفتهای علمی چاپ شد، دانشمندان UCSF دریافتند که مغز به جای واکنش نشان دادن به علامت تأکید کلامی در وسط هر هجا بیشتر مثل یک شاعر به وارسی غزل‌های شکسپیر می‌پردازد (می‌توانم تو را با روزی تابستانی مقایسه کنم؟). پژوهشگران و کاردرمانگران حوزه کاردرمانی کودکان، این سیگنال در قشر گفتاری به نام شکنج میانی در بالای بخش گیجگاهی (mSTG) را مبتنی بر افزایش بلندی صدا در آغاز هر صدای مصوت می‌دانند که ویژگی عمومی تمامی زبانهای انسانی محسوب می‌شود.

به اعتقاد نویسندگان این مقاله و همچنین متخصصان کاردرمانی کودکان، این نشانه هجایی ساده، اطلاعات مستقیمی در مورد الگوهای تأکید، زمانبندی و ریتم را در اختیار مغز کودک قرار می‌دهد که برای انتقال معنی و بافت هیجانی در زبان انگلیسی و سایر زبانها اهمیت زیادی دارد.

یولیا اوگانیان دکترای عصب شناسی به عنوان مسئول این پژوهش جدید می‌گوید؛ «نکته جالب این مطالعه این است که یک اصل رمزگردانی عصبی ساده در مورد ریتم زیربنایی پردازش گفتار در مغزمان وجود دارد. آیا این شرایط می‌تواند توضیحی برای حساسیت انسانها نسبت به توالی هجاهای دارای تأکید و فاقد آن در گفتار شعروار یا در داستان گویی محسوب شود؟

اوگانیان به عنوان پژوهشگر فوق دکترا در آزمایشگاه سلامت UCST با ادی چانک دکتری جراحی مغز و پژوهشگر پزشکی زیستی در UCSF و عضو انستیتو علوم اعصاب ویل UCSF و عضو هیأت علمی انستیتو پزشکی هوارد هاگز (HHMI) به انجام مطالعات آزمایشگاهی در مورد مبانی عصبی گفتار، حرکت و هیجان انسانی پرداخته‌اند.

به گفته چانگ:«حالا می دانیم که نشانه صوتی ساده‌ای که بلندی آن به سرعت در ابتدای هجاها افزایش می‌یابد، نشانه حیاتی در گفتار کودکان است چون زمان وقوع هجا و قرارگیری تأکید روی آنرا به شنونده اطلاع می‌دهد. مغز براساس همین کشف اساسی به استخراج هجاها از گفتار می‌پردازد».

داوطلبانی از مرکز صرع UCSF در این مطالعه شرکت داشتند. به طور موقتی مجموعه‌ای از الکترودها روی سطح مغز داوطلبان به مدت یک تا 2 هفته قرار گرفته بود که کاردرمانی کودکان آن را به عنوان بخشی از آماده سازی استاندارد برای انجام جراحی اعصاب میداند.

ثبت نوار مغزی این افراد به جراحان مغزی مثل چانگ اجازه می‌دهد تا نحوه برداشتن بافت مغزی عامل صرع را بدون آسیب زدن به نواحی نزدیک مغزی مشخص کند. بعلاوه دانشمندان حاضر در آزمایشگاه پژوهشی اعصاب هم می‌توانند. پرسش‌های مربوط به عملکرد مغز انسان را مورد بررسی قرار دهند که این کار با هیچ روش دیگری میسر نیست.

اوگانیان از 11 داوطلب که الکترودهای نقشه برداری صرع در آنها با مناطق پردازش گفتار مغز، همپوشی داشت و برای مشارکت در مطالعه کاردرمانی کودکان در زمان حضورشان در بیمارستان رضایت داشتند؛ برای شرکت در مطالعه دعوت کرد. او گزیده‌ای از سخنرانی ضبط شده از سخنرانان مختلف را برای شرکت کنندگان پخش کرد و الگوهای فعالیت مغزی آنها در مراکز گفتار شنیداری را ثبت کرد. سپس به تحلیل داده‌ها پرداخت تا الگوهای عصبی نشان دهنده ساختار هجایی شنیده‌های آنها را مشخص کند.

طبق داده‌های به دست آمده فعالیت mSTG حاوی نشانگر مجزای هجاهای فردی است در حالیکه طبق مدل غالب در این حوزه، مغز یک نوسان ساز مشابه مترونوم را میسازد تا حد و مرزهای هجا را از نوسانهای بلندی صدای گفتار، تفکیک کند. ولی این نشانگرهای هجایی مجزا در داده‌های عصبی شرکت کنندگان دقیقاً به چه جنبه‌هایی از گفتار واکنش نشان می‌دهند؟

Middle temporal gyrus

اوگانیان برای اینکه بداند که چه ویژگیهایی در صداهای ضبط شده باعث تشخیص نشانگرهای هجایی جدید می‌شود، از چهار داوطلب خواست تا به سخنرانی که چهار مرتبه کندتر شده بودند، گوش کنند. این سخنرانی‌های فوق کند به اوگانیان اجازه می‌داد تا ببیند که سیگنال‌های هیجانی در لحظه افزایش تأکید در آغاز هر صدای مصوت به وجود می‌آیند (مثلاً در هجای «با»، ب به آ تبدیل می‌شود) نه در اوج هر هجا که مدنظر سایر دانشمندان است.

نشانگر هجایی که اوگانیان در mSTG کشف کرد هم با تأکیدی که سخنران روی هجای خاصی می‌گذاشت، فرق داشت. یعنی مرحله اول از پردازش گفتار به مغز اجازه می‌دهد تا به طور همزمان، گفتار را به واحدهای هجایی تقسیم کند و الگوهای تأکید حیاتی برای معنادهی به زبان انگلیسی و احتمالاً سایر زبانها را ردیابی نماید (برای مثال «آیا من این کار را انجام دادم؟» در مقابل «آیا من، این کار را انجام دادم؟»).

نشانه هجایی در حکم مترونوم ساده ‌ای برای مغز به منظور ردیابی ریتم و سرعت گفتار است.

به گفته اوگانیان:«برحی از افراد تند حرف می‌زنند، برخی دیگر هم کند حرف می‌زنند. افراد در حین تجربه هیجان یا ناراحتی، سرعت گفتارشان را تغییر می‌دهند. مغز باید بتواند با این تغییرات سازگار شود. این نشانه با علامت گذاری زمان وقوع هجای جدید به عنوان یک راهنمای درونی در گفتار عمل می‌کند.

پژوهشگران همچنان به مطالعه نحوه تفسیر سیگنال‌های مغزی در mSTG ادامه می‌دهند تا پردازش ریتم و معنای گفتار در مغزش را بشناسند.

گفتاردرمانی و کاردرمانی کودکان نیز امیدوار است تا تنوع پردازش این سیگنال‌ها در زبانهای غیرانگلیسی که تأکید کمتر با بیشتری روی الگوهای تأکیدی گفتار دارند را بشناسند.

لینک منبع