Nieuwe inzichten in hersenen kunnen revalidatie na beroerte of hersenletsel verbeteren

Sensorische processen domineren spraakleren, niet motoriek

Een baanbrekende studie van Yale University daagt de traditionele opvatting uit dat spraakleren en het onthouden van nieuwe spraakbewegingen vooral worden aangestuurd door motorische gebieden in de hersenen. Onderzoekers ontdekten dat sensorische processen een cruciale rol spelen in dit leerproces.

Spraak leren of opnieuw leren na een beroerte vereist gecoördineerde bewegingen die worden gereguleerd door complexe netwerken in de hersenen. Deze omvatten het orofaciale sensorische systeem (informatie zoals aanraking en positie van lippen, tong, kaak en gezicht) en het motorsysteem (commando’s die spieren op het juiste moment en op de juiste manier aansturen).

Onderzoek naar spraakleren met realtime aanpassingen

Het onderzoek, gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences, werd geleid door Nishant Rao, associate research scientist, en David Ostry, adjunct-hoogleraar, beide verbonden aan het Child Study Center van Yale University.

De bevindingen tonen aan dat het vasthouden van nieuw geleerde spraakbewegingen vooral afhankelijk is van sensorische hersenprocessen, in plaats van motorisch leren. Dit suggereert dat spraakherkenningstechnologieën kunnen worden verbeterd door sensorische signalen zoals auditieve en somatosensorische input explicieter te integreren.

«Deze resultaten vestigen een sensorische basis voor spraakmotorisch geheugen. Plasticiteit in sensorische hersengebieden is noodzakelijk voor het leren en onthouden van nieuwe spraakbewegingen.»

Implicaties voor revalidatie en technologie

De bevindingen hebben belangrijke implicaties voor de revalidatie van patiënten na een beroerte of hersenletsel dat spraak aantast. De sensorische cortex zou een veelbelovend doelwit kunnen zijn voor therapieën gericht op het herstel van spraakvermogen.

Daarnaast kunnen de resultaten bijdragen aan de ontwikkeling van brain-computerinterfaces. Ze benadrukken het belang van sensorische corticale activiteit bij het controleren van bewegingen.

«Ons onderzoek daagt de aanname uit dat nieuwe spraakherinneringen uitsluitend afhankelijk zijn van veranderingen in motorische gebieden van de hersenen. In plaats daarvan toont het de cruciale rol van veranderingen in auditieve en somatosensorische hersengebieden in hoe we leren spreken.»

Experimentele opzet en resultaten

De onderzoekers gebruikten een experimenteel model waarbij de spraak van deelnemers in realtime werd aangepast en via een koptelefoon werd teruggevoerd. Dit leidde tot spraakmotorisch leren. Vervolgens pasten ze transcraniële magnetische stimulatie (TMS) toe, een niet-invasieve techniek om tijdelijk de neurale activiteit in drie belangrijke spraakgerelateerde gebieden te verstoren: de auditieve cortex, de somatosensorische cortex en de motorische cortex.

Na 24 uur werd getest hoe goed de deelnemers de geleerde spraakveranderingen konden onthouden. Verstoring van de sensorische cortex (zowel auditief als somatosensorisch) maakte het voor deelnemers moeilijker om de nieuwe spraakveranderingen vast te houden. Verstoring van de motorische cortex had echter geen vergelijkbaar effect.

«De sensorimotorische neurowetenschap heeft traditioneel de focus gelegd op frontale motorische gebieden als de belangrijkste drijvende kracht achter beweging. Deze studie verandert dit inzicht door aan te tonen dat menselijk motorisch leren in hoge mate sensorisch van aard is.»

Bron: Yale University