Языковой центр

Языковые области мозга. Угловая извилина представлена ​​оранжевым цветом, надмаргинальная извилина - желтым, зона Брока - синим, зона Вернике - зеленым и первичная слуховая кора - розовым.

В нейробиологии и психологии термин « языковой центр» относится к областям мозга , которые выполняют определенную функцию по обработке и производству речи . Язык – это основная система, которая дает людям возможность решать сложные проблемы и предоставляет им уникальный тип социального взаимодействия . Язык позволяет людям приписывать символы (например, слова или знаки) конкретным понятиям и использовать их в предложениях и фразах , которые следуют надлежащим грамматическим правилам . Наконец, речь — это механизм устного выражения языка.

Обмен информацией происходит в более крупной системе, включая языковые регионы. Эти области соединены волокнами белого вещества , которые делают возможной передачу информации между областями. Пучки волокон белого вещества были признаны важными для производства речи после того, как было предположено, что можно установить связь между несколькими языковыми центрами. Три классические речевые области, которые участвуют в производстве и обработке речи, — это зоны Брока и Вернике , а также угловая извилина .

зона Брока

Дополнительная информация: зона Брока.

Впервые предположение о том, что зона Брока играет роль в речевой функции, было предложено французским неврологом и антропологом Полем Брока в 1861 году. Основанием для этого открытия послужил анализ речевых проблем, возникающих в результате травм этой области мозга, расположенной в нижней лобной извилине . У Поля Брока был пациент по имени Леборн, который во время разговора мог произносить только слово «тан». Поработав с другим пациентом с аналогичным нарушением, Поль Брока пришел к выводу, что повреждение нижней лобной извилины влияет на членораздельную речь.

Район Брока хорошо известен как «центр» синтаксической обработки. Об этом известно с тех пор, как Поль Брока связал производство речи с областью задней нижней лобной извилины, которую он назвал «областью Брока». Хотя эта область отвечает за производство речи, конкретные детали ее роли в языковой системе неизвестны. Однако он участвует в фонологической , семантической и синтаксической обработке, а также в рабочей памяти. Передняя область зоны Брока участвует в семантической обработке , а задняя — в фонологической обработке (Bohsali, 2015). Было показано, что вся зона Брока имеет более высокую активацию при выполнении задач по чтению, чем при других типах задач.

При простом объяснении производства речи эта область приближается к фонологическому представлению слов, хронологически разделенных на сегменты слогов, которые затем отправляются в разные двигательные области, где они преобразуются в фонетический код. Исследование того, как эта область производит речь, проводилось с использованием парадигм, использующих как отдельные, так и сложные слова.

Область Брока связана с фонологической сегментацией, унификацией и синтаксической обработкой, и все это связано с лингвистической информацией. Эта область, хотя и синхронизирует преобразование информации в корковых системах, участвующих в произнесении слов, не способствует производству отдельных слов. Нижняя лобная доля отвечает за производство слов.

Более того, зона Брока структурно связана с таламусом, и оба они участвуют в обработке речи. Связь между обеими областями осуществляется двумя ядрами таламуса, пульвинарным и вентральным ядром, которые участвуют в речевой обработке и лингвистических функциях, аналогичных BA 44 и 45 в зоне Брока. Пульвинар связан со многими лобными областями лобной коры, а вентральное ядро ​​участвует в производстве речи. Было показано, что лобные речевые области мозга участвуют в восприятии звуков речи.

Зона Брока сегодня по-прежнему считается важным языковым центром, играющим центральную роль в обработке синтаксиса, грамматики и структуры предложений.

Площадь Вернике

Дополнительная информация: площадь Вернике.

Зоны Брока и Вернике.

Зона Вернике была названа в честь немецкого врача Карла Вернике , который открыл ее в 1874 году в ходе исследования афазии (потеря способности говорить). Эта область мозга участвует в понимании речи. Следовательно, сферой деятельности Вернике является понимание устной речи. Помимо зоны Вернике, левая задняя верхняя височная извилина (pSTG), средняя височная извилина (MTG), нижняя височная извилина (ITG), супрамаргинальная извилина в понимании речи участвуют (SMG) и угловая извилина (AG). Таким образом, понимание языка не сосредоточено в какой-то конкретной области. Напротив, в процесс вовлекаются обширные области нижней теменной доли и левой височной доли.

В то время как финалом речевого производства является последовательность мышечных движений, активация знаний о последовательности фонем (согласных и гласных звуков речи), образующих слово, представляет собой фонологическое воспроизведение. Область Вернике способствует фонологическому поиску. Все задачи по воспроизведению речи (например, поиск слов, повторение и чтение вслух) требуют фонологического восстановления. Фонологической поисковой системой, участвующей в повторении речи, является слуховая система восприятия фонем, а зрительной системой восприятия букв — та, которая служит для чтения вслух. Коммуникативное речевое производство включает в себя фазу, предшествующую фонологическому воспроизведению. Понимание речи включает в себя сопоставление последовательностей фонем со значением слова.

Угловая извилина

Дополнительная информация: Угловая извилина.

Угловая извилина важна для обработки конкретных и абстрактных понятий. Он также играет роль в вербальной рабочей памяти при извлечении вербальной информации и в зрительной памяти при преобразовании письменной речи в устную. Левая АГ активируется в семантической обработке, которая требует поиска понятий и концептуальной интеграции. Также левая АГ активируется при задачах на умножение и сложение, требующих возврата арифметических множителей в речевую память . Таким образом, он участвует в вербальном кодировании чисел.

Островковая кора

Дополнительная информация: Островковая кора.

Островок участвует в речи и языке, принимая участие в функциональных и структурных связях с двигательными нейронами , языковыми, сенсорными и лимбическими областями мозга. Знания о функции островковой доли в речеобразовании получены в результате различных исследований пациентов с речевой апраксией . Эти исследования позволили исследователям узнать о вовлечении в процесс различных частей островковой доли. Этими частями являются левый передний островок, который связан с воспроизведением речи, и двусторонний передний островок, который участвует в неправильном понимании речи.

Речевые и языковые расстройства

Во многих различных источниках утверждается, что изучение мозга и, следовательно, языковых расстройств зародилось в 19 веке, а лингвистический анализ этих расстройств начался в 20 веке. Изучение речевых нарушений в мозге после травм помогает понять, как мозг работает и меняется после травмы. Когда это происходит, нарушение работы мозга называется «афазией». Поражения зоны Брока приводят прежде всего к нарушениям речевой деятельности; Поражение зоны Вернике, расположенной в нижней части височной доли , приводит преимущественно к нарушениям речевого восприятия.

Существует множество различных способов воздействия на язык. Фонематическая парафазия , признак проводниковой афазии и афазии Вернике, не приводит к нарушению понимания речи. Вместо этого требуется повреждение речи, когда нужные фонемы выбираются ошибочно или в неправильной последовательности. Таким образом, хотя афазия Вернике, сочетание нарушений фонологического воспроизведения и семантических систем, влияет на понимание речи, она также приводит к повреждению речевой продукции. Фонематическая парафазия и аномия (нарушение запоминания слов) являются результатом нарушения фонологического воспроизведения.

Еще одним поражением, которое связано с нарушением производства и обработки речи, является апраксия речи , затруднение синхронизации артикуляторов, необходимое для производства речи. Этот тип поражения локализуется в верхней прецентральной извилине островка и чаще встречается у пациентов с афазией Брока. Поражения доминантного вентрального переднего ядра могут привести к семантическим парафазиям и трудностям в подборе слов. Кроме того, люди с поражениями таламуса испытывают трудности со связью семантических понятий с правильными фонологическими представлениями при словообразования.

Дислексия – это нарушение речевой обработки. Это связано с трудностями в обучении чтению, письму, распознаванию слов, фонологической записи, счету и правописанию. Даже при наличии доступа к соответствующему вмешательству в детстве эти трудности сохраняются на протяжении всей жизни. У детей диагностируется дислексия, когда появляется более одного фактора, влияющего на обучение (например, чтение или письмо). Когда у детей с диагнозом дислексия возникают трудности с конкретными когнитивными функциями, это называется предположением о специфичности и помогает в диагностике дислексии.

Некоторые характеристики, которые отличают дислексиков, включают ошибки в фонологической обработке, вызывающие неправильное прочтение незнакомых слов и влияющие на понимание; недостаточность рабочей памяти, влияющая на речь, чтение и письмо; ошибки при устном чтении; трудности с устными навыками, такие как самовыражение; и проблемы с навыками письма в таких областях, как правописание и общее выражение. Дислексики испытывают не только трудности с обучением, но и другие второстепенные характеристики, такие как трудности с организацией, планированием, социальным взаимодействием, моторикой, зрительным восприятием и кратковременной памятью . Эти характеристики влияют на личную и академическую жизнь.

Дизартрия — двигательное расстройство речи, вызванное повреждением центральной и/или периферической нервной системы и связанное с дегенеративными неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона , нарушение мозгового кровообращения (ЦВА) и черепно-мозговая травма (ЧМТ). Дизартрия может быть вызвана механическим повреждением голосовых связок или неврологическим заболеванием и приводит к неправильной артикуляции фонем, например, к использованию «b» вместо «p». Апраксическая дизартрия — это тип диспраксии, сопровождающийся искажением слов. Этот тип связан с лицевой апраксией и моторной афазией, если поражена зона Брока.

Текущий научный консенсус

Улучшения в компьютерных технологиях в конце 20-го века позволили лучше понять взаимосвязь между мозгом и языком и те нарушения, которые это влечет за собой. Это улучшение позволило лучше визуализировать структуру мозга на трехмерных изображениях высокого разрешения. Это также позволило наблюдать за активностью мозга через кровоток (Дронкерс, Иванова и Бальдо, 2017).

Новые методы медицинской визуализации, такие как ПЭТ и фМРТ, позволили исследователям создавать изображения, показывающие, какие области живого мозга активны в данный момент. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) локализует определенные функции мозга в определенных областях мозга, наблюдая за кровотоком в различных областях. Этот метод показывает расположение и величину изменений нейронной активности под влиянием внешней стимуляции и колебаний в состоянии покоя. МРТ — это метод, разработанный в 20 веке для наблюдения за мозговой активностью здорового и аномального мозга. Диффузионно-взвешенная магнитно-резонансная томография, или диффузионно-тензорная визуализация (DTI), представляет собой метод, используемый для отслеживания пучков белого вещества in vivo , и дает информацию о внутренней волокнистой структуре путем измерения диффузии воды. Этот тензор диффузии используется для вывода о связности белого вещества.

В прошлом исследования в основном основывались на наблюдениях за потерей способностей в результате повреждения коры головного мозга . В современную эпоху медицинская визуализация представляет собой радикальный шаг вперед в исследованиях обработки речи. Сейчас известно, что в обработке речи участвует целый ряд относительно крупных участков мозга. подкорковым областям (расположенным ниже коры головного мозга, таким как скорлупа и хвостатое ядро ), а также премоторным областям ( BA 6 В более поздних исследованиях повышенное внимание уделялось ). В настоящее время принято считать, что следующие структуры коры головного мозга вблизи первичной и вторичной слуховой коры фундаментальную роль в обработке речи играют :

• Верхняя височная извилина (СТГ): морфосинтаксическая обработка (передний отдел), интеграция синтаксической и семантической информации (задний отдел).

• извилина (IFG, область Бродмана (BA) 45/47 Нижняя лобная ): синтаксическая обработка, рабочая память.

• Нижняя лобная извилина (IFG, BA 44 ): синтаксическая обработка, рабочая память.

• Средняя височная извилина (МТГ): лексико-семантическая обработка

• Угловая извилина (АГ): семантические процессы (задневисочная кора)

У правшей обычно доминирует левое полушарие, хотя при синтаксической обработке нередки двусторонние активации. В настоящее время считается, что правое полушарие играет важную роль в обработке супрасегментарных акустических функций, таких как просодия , которая представляет собой «ритмические и мелодические вариации речи». Выделяют два типа просодической информации: эмоциональную просодию (правое полушарие), представляющую собой эмоциональное содержание речи, и языковую просодию (левое полушарие), синтаксическую и тематическую структуру речи.

Большинство областей обработки речи развивается на втором году жизни в доминантной половине ( полушарии ) мозга, что часто (хотя и не обязательно) соответствует противоположности доминирующей руки . У 98% правшей доминирует левое полушарие, как и у большинства левшей.

Компьютерная томография (КТ) — это метод, появившийся в 1970-х годах, который обеспечивает низкое пространственное разрешение, но способен определить местонахождение повреждений in vivo . Кроме того, методы картирования симптомов поражения на основе вокселей (VLSM) и морфометрии на основе вокселей (VBM) способствовали пониманию того, что определенные области мозга играют разные роли при обработке речи. VLSM использовался для наблюдения за сложными речевыми функциями, поддерживаемыми несколькими областями мозга. VBM — полезный метод анализа языковых нарушений, связанных с нейродегенеративными заболеваниями.

Старые модели

Дифференциация речевой продукции только на два больших отдела мозга (т.е. области Брока и Вернике), которая была принята задолго до появления методов медицинской визуализации, теперь считается устаревшей. Впервые предположение о роли зоны Брока в речевой функции было высказано французским неврологом и антропологом Полем Брока в 1861 году. Основанием для этого открытия стал анализ речевых проблем, возникающих в результате травм этой области мозга, расположенной в нижней лобной извилине. Поражения зоны Брока приводят в первую очередь к нарушениям речевой деятельности.

Поражение зоны Вернике, расположенной в нижней части височной доли , преимущественно приводит к нарушениям речевого восприятия. Эта область была названа в честь немецкого врача Карла Вернике , который открыл ее в 1874 году в ходе исследования афазии (потеря способности говорить).

Область Брока сегодня до сих пор считается важным языковым центром, играющим центральную роль в обработке синтаксиса, грамматики и структуры предложений.

См. также

• Языковой модуль

Дальнейшее чтение

• Дональд Лориц: Как мозг развил язык , Oxford University Press, 1999, ISBN   0-19-511874-X (твердый переплет), ISBN   0-19-515124-0 (мягкая обложка).
• Фридеричи А.Д.: К нейронной основе обработки слуховых предложений . Тенденции в когнитивных науках, 6:78, 2002.
• Каан Э. и Свааб Т.Ю. Мозговая схема синтаксического понимания . Тенденции в когнитивных науках, 6:350, 2002.
• Дронкерс Н.Ф., Пинкер С. и Дамасио А.: Язык и афазии. В: Кандел, Э.Р., Шварц, Дж.Х. и Джессель, Т.М. (ред.) Принципы нейронауки, четвертое издание, Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2000, 1169–1187.
• Ардила А., Бернал Б. и Росселли М. « Насколько локализованы языковые области мозга? Обзор участия областей Бродмана в устной речи ». Архив клинической нейропсихологии, 31 (1), 112–122, 2016.