Новые открытия о мозге: как сенсорные процессы влияют на восстановление речи после инсульта

Новые данные опровергают устоявшееся мнение о том, что обучение речи и память о новых речевых движениях зависят в первую очередь от моторных зон мозга. Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что ключевую роль играют сенсорные процессы.

Речь — это сложный процесс, требующий координации движений, которые контролируются сетями в головном мозге. В него вовлечены орально-лицевые сенсорные системы (восприятие прикосновений, положения губ, языка, челюсти и лица) и моторные системы (команды для правильного сокращения мышц в нужный момент).

Авторами исследования выступили сотрудники Йельского университета: Нишан Рао, научный сотрудник Центра изучения детей, и профессор Дэвид Остри. Их работа доказывает, что сохранение новых речевых движений зависит в первую очередь от сенсорных процессов мозга, а не от моторного обучения.

Результаты могут привести к улучшению технологий обработки и распознавания речи за счет более активного использования слуховых и соматосенсорных сигналов. Как отмечает Рао: «Эти данные подтверждают сенсорную основу памяти речевых движений, показывая, что пластичность в сенсорных областях мозга необходима для обучения и сохранения новых речевых навыков».

Последствия для медицины и технологий

Открытие имеет важное значение для реабилитации после инсульта или травм головного мозга, затрагивающих речь. Оно также может способствовать развитию интерфейсов мозг-компьютер, демонстрируя ключевую роль сенсорной коры в контроле движений.

В ходе эксперимента участники проходили тестирование, в котором их речь изменялась в реальном времени и воспроизводилась через наушники. Это приводило к обучению новым речевым движениям. Затем исследователи использовали транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) — неинвазивный метод, временно нарушающий активность нейронов, — чтобы воздействовать на одну из трех ключевых речевых зон: слуховую кору, соматосенсорную кору или моторную кору.

Через 24 часа ученые проверяли, насколько хорошо участники сохранили новые речевые навыки. Оказалось, что нарушение активности в сенсорной коре (слуховой или соматосенсорной) затрудняло сохранение новых речевых изменений, тогда как воздействие на моторную кору не давало такого эффекта.

«Нейробиология сенсомоторных процессов традиционно считала фронтальные моторные зоны основными драйверами движения. Это исследование меняет представление, показывая, что человеческое моторное обучение в значительной степени имеет сенсорную природу». — Дэвид Остри

Новые горизонты для реабилитации

Результаты работы подчеркивают важность сенсорных областей мозга в обучении речи. Это открывает перспективы для разработки новых методов восстановления речи после повреждений мозга, а также для совершенствования технологий взаимодействия с компьютерами.

Как заявил Рао: «Наше исследование опровергает предположение, что новые речевые воспоминания зависят исключительно от изменений в моторных зонах мозга. Напротив, оно подчеркивает значение изменений в слуховых и соматосенсорных областях в формировании нашей способности говорить».

Источник: Йельский университет