Balso eksperimentai su epilepsija sergančiais žmonėmis padėjo atsekti smegenų elektrinių signalų grandinę, leidžiančią klausos centrui atskirti foninius garsus iš jų pačių balso.
Tokie klausos pasekmės iškrovos signalai prasideda ir baigiasi dviejuose viršutinio sulenkto smegenų paviršiaus arba žievės subregionuose, rodo naujas tyrimas. Yra žinoma, kad viena didelė žievės dalis, motorinė žievė, kontroliuoja kūno valingus raumenų judesius, įskaitant tuos, kurie dalyvauja kalboje, o kita didelė dalis, klausos žievė, kontroliuoja klausą.
Kalbant apie evoliuciją, manoma, kad gyvūnų ir žmonių gebėjimas atskirti savo skambučius ar balsus nuo kitų leido suvokti grėsmes ir pagerinti išgyvenimą. Pirmyn ir atgal, milisekundžių trukmės elektriniai signalai, leidžiantys smegenims sumenkinti foninius garsus, yra, pavyzdžiui, kai svirpliai greitai atskiria savo besiporuojančios čiulbes nuo kitų čiulbėjimo, kai paukščiai giesmininkai dainuoja poravimosi dainas ir kai naudoja šikšnosparniai. garso atgarsiai derėtis su aplinka.
Manoma, kad žmonėms šios sistemos sutrikimai taip pat yra klausos haliucinacijų arba „girdėjimo balsų“ požymiai šizofrenija sergantiems žmonėms, kurie negali atskirti „tikrųjų“ balsų nuo pašalinių garsų, teigia tyrimo autoriai. Manoma, kad mikčiojimą taip pat gali sukelti klausos iškrovos signalų sutrikimai.
Nors ankstesni eksperimentai buvo atsekę šią elektrinę smegenų grandinę iki žinduolių motorinės žievės, lauke buvo sunku nustatyti, kur žmogaus motorinėje žievėje atsiranda iškrovos signalai. Taip yra iš dalies dėl sunkumų fiksuojant smegenų veiklą, kai žmonės budi ir kalba, bet daugiausia dėl sudėtingos kompiuterinės analizės, reikalingos įrašams analizuoti.
Naujajame tyrime, kuriam vadovavo NYU Langone Health, jo Neurologijos instituto ir NYU Tandono inžinerijos mokyklos mokslininkai, neurologai atliko balso eksperimentus su aštuoniais epilepsija sergančiais suaugusiaisiais. Visiems buvo atlikta įprastinė operacija, siekiant nustatyti priepuolių šaltinį, ir jie savanoriškai dalyvavo žodžių pratybose. Tyrimą planuojama paskelbti Nacionalinės mokslų akademijos darbai ir šiuo metu yra prieinama bioRxiv išankstinio spausdinimo serveris.
Ataskaitoje aprašoma, kaip tyrėjai atvaizdavo girdimuosius iškrovos signalus iš apatinės arba ventralinės motorinės žievės dalies, subregiono, vadinamo priešcentriniu gyru. Tada buvo nustatyta, kad elektriniai signalai, trunkantys vidutiniškai 120 milisekundžių, juda žemyn ir per priešcentrinės giros raukšles į gretimą klausos žievės subregioną, vadinamą viršutiniu laikinuoju gyru.
„Manome, kad mūsų tyrimas išsprendžia ilgalaikį žmogaus kalbos supratimo galvosūkį, pateikdamas pirmuosius tiesioginius motorinių žievės smegenų grandinių, dalyvaujančių išlydžio iškrovoje, įrodymą, leidžiantį išlikti budriems aplinkai net kalbant“, – sakė jis. tyrimo pagrindinis tyrėjas Amirhossein Khalilian-Gourtani, Ph.D. Khalilian-Gourtani yra NYU Grossmano medicinos mokyklos Neurologijos katedros mokslinis bendradarbis.
„Mūsų išvados taip pat suteikia konkrečių įžvalgų apie šizofreniją ir paaiškina klausos haliucinacijų šaltinį, atsirandantį dėl sutrikusios smegenų motorinės ir klausos žievės išskyros“, – sakė vyresnysis tyrimo tyrėjas, mokslų daktaras, neurologas Adeenas Flinkeris.
„Mes ir daugelis kitų mokslininkų įtariame, kad kai kuriems šizofrenija sergantiems žmonėms atsitinka tai, kad jie nesugeba atskirti savo balso nuo kitų ar net kitų išorinių dirgiklių“, – sakė NYU Grossman mokyklos Neurologijos katedros docentas Flinkeris. Medicina ir NYU Tandono inžinerijos mokykla.
Atlikdami naują tyrimą, mokslininkai padarė daugiau nei 3200 elektrinės smegenų veiklos įrašų, o pacientai atliko keletą balso eksperimentų per planuojamas operacijos pertraukas. Visiems pacientams į smegenis buvo įdėta daugiau nei 200 zondų, kad būtų galima pirmiausia stebėti bet kokį su priepuoliais susijusį elektrinį aktyvumą. Tada mokslininkų grupė naudojo kompiuterinį modelį, kad įvertintų ir nuspėtų, kurie regionai buvo aktyvūs iškrovimo metu kalbos metu žodžių eksperimentuose, skirtuose sekti iškrovai.
Tarp pratimų pacientų buvo prašoma klausytis ir pakartoti žodį, pvz., „balionas“, užbaigti sakinį tuo pačiu žodžiu, kai atsakydavo į klausimą „Berniukas susprogdino…?“. ir pažiūrėkite į baliono nuotrauką ir apibūdinkite jį tuo pačiu žodžiu.
Kiekvienas tyrimas reikalauja, kad pacientas išsiaiškintų, kokį žodį girdi, tuo pačiu stebėdamas savo vaizdinę ir akustinę aplinką, susikaupęs ir garsiai tardamas tą patį žodį.
Tyrimo dalyviai daugiausia buvo 30–40 metų vyrai ir moterys. Tyrimo dalyviai buvo užfiksuoti NYU Langone nuo 2019 m. Tyrėjai užfiksavo elektrinį aktyvumą daugumoje pacientų smegenų subregionų, kai pacientai girdėjo save reaguojant į kitų garsiai skaitomų teiginių įrašus. Tokie garso grįžtamojo ryšio testai buvo sukurti siekiant saugiai ištirti, kaip žmogaus smegenys mokosi ir apdoroja kalbą.
Flinkeris teigia, kad komanda planuoja testus, kad toliau įvertintų, kaip ir ar aktyvi iškrovos grandinė yra prieš pat haliucinacijas, sukeltas smegenų stimuliacijos metu. Jie taip pat planuoja dirbti su psichiatrais dėl neinvazinių būdų, kaip patikrinti šizofrenija sergančių žmonių signalą.
Be Khalilian-Gourtani ir Flinker, kiti tyrime dalyvaujantys NYU Langone ir NYU Tandon mokslininkai yra bendrai tyrėjai Ran Wang, Xupeng Chen, Leyao Yu, Patricia Dugan, Daniel Friedman, Werner Doyle, Orrin Devinsky ir Yao Wang.