دانشمندان کشف می کنند که چگونه سیگنال های مغز برای رسیدن به عملکرد زبان، حرکت می کنند

ارتباط کلامی موثر بستگی به توانایی فرد برای بازیابی و انتخاب کلمات مناسب برای انتقال معانی در نظر گرفته شده دارد. برای بسیاری، این فرایند غریزی است، اما برای کسی که دچار سکته مغزی یا آسیب مغزی شده است، ارتباط حتی با اساسی ترین پیام ممکن است دشوار باشد.

دانشمندان می دانند که ناحیه مغز به نام گریوس پیشانی سمت چپ (LIFG) برای تولید زبان و پردازش متن بسیار مهم است. با این حال، مشخص نیست که دقیقا چگونه LIFG با شبکه های پیچیده مغز ارتباط برقرار می کند تا عملکرد زبان کنترل شده را تسهیل کند یا این که چگونه این تعاملات ممکن است در یک مغز آسیب دیده به سر برد.

محققان دانشگاه Drexel و دانشگاه پنسیلوانیا با استفاده از تکنیک تحریک مغز ، همان روش که گاهی اوقات برای درمان علائم افسردگی استفاده می شود و نظریه کنترل شبکه، روش جدیدی برای فهمیدن اینکه چگونه شبکه های مغز در تعامل با یکدیگر، تصمیم گیری های انتخابی نتایج آنها، منتشر شده در ماه جاری در مجله علوم اعصاب ، راه را برای درمان آفت و سایر اختلالات زبان تسهیل می کند.

John Medaglia، PhD، استادیار روانشناسی در دانشگاه Drexel و نویسنده اصلی این مطالعه گفت: “توانایی ما برای درک سیستم عصبی اساسا مربوط به توانایی ما برای کنترل آنها است. این تحقیق شواهد مستقیم نشان می دهد که چگونه ما کلمات را که ما می خواهیم در زبان طبیعی بگوئیم را انتخاب کنیم، مربوط به توانایی مغز برای ادغام و فعالیت در شبکه های عمده است.”

Medaglia همراه با همکاری نویسنده Danielle Bassett، PhD در دانشگاه پنسیلوانیا، به دنبال نقشه کلی چشم انداز مغز و کشف چگونگی تحریک یک شبکه می تواند به وابستگی متقابل یا تأثیر دیگری بر تجربه ها کمک کند. یکی از زمینه های جدید در حال ظهور تحقیق به نام علوم اعصاب شبکه است.

” Bassett گفت: علوم اعصاب شبکه روش های محاسباتی را برای کشف ساختار داده های تصویر سازی مغز فراهم می سازد. در عوض، دانش درباره این ساختار به ما امکان می دهد تا بهتر درک کنیم که چگونه سیگنال ها به طور طبیعی در بزرگراه های مغز حرکت می کنند و همچنین چگونه تحریک می تواند این سفر را به شناخت و عملکرد بهتر تغییر دهد.

برای بررسی اینکه چگونه مغز منطقه LIFG با شبکه های عصبی مختلف در ارتباط با وظایف مختلف زبان مشغول به کار است، تیم تحقیقاتی از یک تکنیک به نام تحریک مغناطیسی ترانس مغناطیسی یا TMS استفاده کرد که از یک میدان مغناطیسی خارجی برای ایجاد جریان در قسمت های مغز همراه با ایمپلنت استفاده می شود.

بیست و هشت نفر از دانشجویان خواسته شده بود تا دو نوع مختلف از کارهای زبان را تکمیل کنند در حالی که تیم تحقیقاتی تحریک مغزی و غیر مغزی را اداره می کرد. در اولین نوع وظیفه، شرکت کنندگان در مطالعه تکمیل جمله هایی مانند:  “آنها ظروف کثیف را در … گذاشتند” را تکذیب کردند و دستور دادند که تنها یک کلمه ای را که به طور کامل آن را تکمیل می کرد، بیان کند. در نوع دوم کار، شرکت کنندگان در مطالعه خواسته شد تا تصاویر خاص یا اعداد ارائه شده به آنها را نام ببرند.

برای هر کار، محققان زمان های پاسخ شرکت کنندگان را اندازه گیری کردند و تحریک مغزی را مداوا کردند. پس از جمع آوری داده ها، محققان از فرمول های ریاضی برای بررسی قابلیت کنترل سیستم های مغز استفاده کردند. آنها بر این نکته تأکید داشتند که چگونه وظایف زبان بر دو ویژگی متمایز از کنترل شبکه متمرکز شده اند: کنترل مودال، که توانایی یک منطقه مغز برای راندن شبکه به حالت های “دشوار برای رسیدن” و کنترل مرزی، توانایی نظری یک منطقه مغز جهت هدایت شبکه های مغز مجزا برای برقراری ارتباط با یکدیگر می باشد.

محققان دریافتند که کنترل پذیری مرزی نمایانگر یک فرایند مهم برای پاسخگویی در وظایف زبان مجازی است، زمانی که شرکت کنندگان نیاز به بازیابی و انتخاب یک کلمه را در مقابل واکنش های متداول و رقابتی داشتند. در مقابل، کنترل پذیری مودال نزدیک به وظایف زبان بسته شده بود. این نشان می دهد که توانایی LIFG برای ادغام و جداسازی ارتباطات بین شبکه های مغز ممکن است نقش مهمی نداشته باشد، در حالی که مردم انتخاب یک کلمه درست را می کنند، نه انتخاب میان چندین فرصت.

Medaglia می گوید گروهش شگفت زده شده است که این تمایز بسیار واضح میان این که چگونه مغز به دو وظیفه مشابه زبان پاسخ می دهد، پیدا می کند.

Medaglia گفت: “من فکر کردم نتایج ما بیشتر درهم شکسته خواهد شد. بحث در مورد این است که چگونه این فرآیندها منحصر به فرد هستند، و در حال حاضر شواهدی وجود دارد که شما می توانید تمایز بین آنها را ایجاد کنید. همچنین برای من شگفت آور بود که شما می توانید این اثر را در هنگام مطالعه کل مغز پیدا کنید، در حالی که بسیاری از دیدگاه های سنتی در مورد زبان، شما را در یک منطقه بسیار مشخص تر تمرکز می کنند.”

بعدا، تیم تحقیقاتی از تکنیک های مشابه در بیماران سکته مغزی استفاده می کند تا ببینند آیا تحریک برخی مناطق مغز می تواند به آنها کمک کند تا گفتار خود را بهتر کنند؟

دکتر روی همیلتون، متخصص مغز و اعصاب رفتاری در دانشکده پزشکی Perelman در دانشگاه پنسیلوانیا، تحقیق می کند که این یافته ها ممکن است بعضی وقت ها برای بیماران مبتلا به آپنه (از دست دادن زبان به علت سکته مغزی) مفید باشد. برای بیماران مبتلا به آفتی، بهبود بخشیدن به زبان اغلب با سازماندهی مجدد سیستم زبان در مغز مرتبط است و عملکردهای زبان که توسط مناطق آسیب دیده مغز به مناطق جدیدی که قبلا در پردازش زبان دخیل نبوده اند، انجام شده است.

همیلتون گفت: “این مطالعه به ما بینش جدیدی را در مورد ویژگی های زیرزمینی مناطق مانند LIFG می دهد که مغز را قادر به پردازش زبان می داند. اما هنوز سوالاتی که ما دنبال آن هستیم پاسخ می دهیم. به عنوان مثال، چه چیزی تعیین می کند که چه مناطق جدیدی از مغز برای پردازش زبان استخدام می شوند؟ چه خواص آنها را به عنوان کاندیداهای مناسب می شناسند؟ با تحقیق بیشتر می توانید شروع کنید که کدام مناطق مغز احتمالا در صورت آسیب به سیستم زبان مورد استفاده قرار می گیرد. این روش می تواند اهداف هیجان انگیز جدیدی برای درمان با درمان های کانونی، از جمله neuromodulation ارائه کند. ”

منبع:

موارد ارائه شده توسط دانشگاه درکسل