Речь и пение: две стороны одной медали

Группа ученых из Австралии и Финляндии исследовали организацию речи и пения в человеческом мозге. Они провели комплексный анализ, чтобы раскрыть взаимосвязи между этими двумя способами артикуляции. Хотя оба они имеют общий источник в левом полушарии, основаны они на различных нейронных путях. Эти различия могут объяснить, почему разнятся последствия инсультов, и даже помочь в реабилитации после них. Исследование опубликовано в Communications Biology.

Credit: Midjorney

Способность говорить и петь – это одни из самых выдающихся черт, которые делают нас людьми. Понимание того, как наш мозг организован для речевой продукции и пения, может пролить свет на механизмы, лежащие в основе нашей коммуникации и самовыражения. Хотя пение и речь близко взаимосвязаны, это разные звуковые феномены. Теорий, объясняющих их, масса — вплоть до того, что они контролируются разными полушариями. При этом солидных годологических (от греческого hodos, что означает «путь») данных о нейронных путях, которые участвуют в этом процессе, крайне мало. На их поиски и сделала упор исследовательская группа.

В этом исследовании ученые провели коннектометрию (то есть оценку связей) белого вещества вместе  с натуралистической оценкой вербального выражения во время разговорной речи и пения среди людей с постинсультной афазией (расстройством речевой функции после инсульта) (потерей способности говорить). Исследователи оценивали активность разных зон мозга во время разговора и пения. Участники должны были говорить или петь, пока им делали фМРТ. Так авторы получили коннектом (совокупность нервных трактов) и установили пути в белом веществе, которые опосредуют речь и пение.

Более связная речь коррелировала с активностью нейронов в дорсальном потоке (дугообразный пучок), левом вентральном потоке (нижний лобно-затылочный пучок), и проекционных путей в левом (корково-спинномозговой путь, кортико-мостовой путь, ретикулоспинальный путь, кортико-бульбарный путь, медиальная петля, средняя ножка мозжечка) и правом (корково-стриарный путь, свод) полушариях.

Более адекватное пение (количество правильных слов, спетых в минуту) было связано с активностью нейронов в левом вентральном потоке (нижний лобно-затылочный пучок, нижний продольный пучок) и проекционных путях в левом (корково-спинномозговой путь, корково-стриарный путь, кортико-мостовой путь, медиальная петля, оптическая радиация, средняя ножка мозжечка) и правом (средняя ножка мозжечка) полушариях. 

После этого ученые еще сравнили активацию нейронов в разных зонах мозга у пациентов с афазией разной степени тяжести. В более тяжелой группе лучшее качество пения наблюдалось у людей с активацией нейронов левого вентрального потока, левого дорсального потока, левых проекционных путей, правых проекционных путей и комиссуральных нейронов. Кроме того, в этой группе более низкое качество пения было связано с большей активностью нейронов в правом дорсальном потоке.

Конечные выводы ученых говорят о том, что речевая продукция и пение имеют уникальные модели активации в мозге. В эти две функции вовлечены разные области мозга, но они пересекаются между собой. Это указывает на сложную сеть взаимодействий между процессами произнесения слов и звуков. К тому же исследователи выяснили, что активация нейронов в разных потоках коррелирует со степенью тяжести афазии.

Эти результаты могут оказаться ценными для медицины, в частности, для разработки новых терапевтических подходов к лечению речевых расстройств. Также на основе полученных данных можно дополнительно оценить тяжесть инсульта и прогнозировать возможности реабилитации. 

Текст: Дарья Тюльганова

Hodological organization of spoken language production and singing in the human brain by Anni Pitkäniemi et al. in Communications Biology. Published July 2023