Области мозга, ответственные за речь, обычно определяются с помощью методов нейровизуализации как в исследовательских, так и в клинических условиях. Однако в нейрохирургических целях такие функции обычно выявляются с помощью прямой электрокортикальной стимуляции мозга. Ученые из Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета подтвердили, что двигательная активность (губ, языка, голосовых связок) и планирование того, что скажет человек, происходят в совершенно разных областях мозга. Исследование опубликовано в журнале Brain.
Credit: public domain
Картирование мозга – метод, позволяющий получить представление о местонахождении отдельных функций коры головного мозга. Некоторые его функции (например, движение различными частями тела, сенсорная обработка, восприятие речи и тд.) имеют определенные корковые представительства. Раздражение тех или иных участков коры проводится электрическим током нарастающей интенсивности (чтобы избежать повреждения), что приводит к определенному ответу, по которому нейрохирург и нейрофизиолог могут судить о расположении, размере и конфигурации функционально значимых зон.
Последние имеют значительные индивидуальные особенности, в особенности на структурно или функционально измененном мозге (например при опухолевом процессе, или в результате длительного течения эпилепсии). Выявление границ этих зон позволяет уменьшить вероятность послеоперационных осложнений, которые способны инвалидизировать пациентов после нейрохирургических операций (парезы, параличи, нарушения речи и прочее). Картирования можно производить во время операции, либо через установленные субдуральные электроды в состоянии полного бодрствования.
В новом исследовании ученые проанализировали записи картирования мозга 20 пациентов в возрасте от 14 до 43 лет с рефрактерной или фармакорезистентной эпилепсией. Во время картирования кора головного мозга стимулируется, пока пациенты выполняют речевые задачи, такие как автоматическое произнесение речи, визуальное/слуховое называние и завершение предложения. Уникальность исследования заключается в измерении и анализе временных интервалов длительностью менее двух секунд, в течение которых начинается стимуляция мозга, а речь становится невнятной и в конечном итоге прекращается. Авторы отмечают, что в предыдущих работах ученые не измеряли такие задержки напрямую, а вместо этого полагались на поведенческие наблюдения, чтобы определить, какие области мозга участвуют в определении того, может ли пациент продолжать говорить после стимуляции коры.
Ученые заметили, что более короткие задержки в речи связаны с двигательными прерываниями речи в сенсомоторной коре, а также с остановкой речи в надмаргинальной извилине и верхней височной извилине. Напротив, более длительные задержки были связаны с остановкой речи в вентральных частях прецентральных и постцентральных извилин в сенсомоторной коре и в нижней лобной извилине. Эти результаты позволяют предположить, что стимуляция определенных нейронных областей прерывает разрозненные процессы речевого моторного контроля, при этом исполнение и планирование происходят в отдельных областях сенсомоторной коры.
Данные исследования подтверждают прошлые результаты многочисленных исследований, в которых сообщалось об остановке речи в двух основных областях коры, включая сенсомоторную кору и нижнюю лобную извилину. Поскольку наиболее часто сообщаемое место остановки речи – прецентральная извилина, исследование подчеркивает, что большинство прерываний речи в этой области не были остановкой речи как таковой, поскольку установлено, что они носят двигательный характер.
Среди новых результатов исследования также можно отметить то, что задержка между электрической стимуляцией и возможной потерей способности говорить оказалась разной в разных областях мозга.
«Наше исследование дополняет доказательства роли моторной коры головного мозга и нижней лобной извилины в планировании речи и определении того, что люди собираются сказать, а не просто в произнесении слов с помощью голосовых связок или произнесении слов посредством движений языка и губ», — говорят авторы.
Ученые убеждены, что определение миллисекундных временных интервалов или задержек между электрической стимуляцией в частях мозга и нарушением или невнятностью слов и возможной неспособностью говорить можно использовать, чтобы лучше понять, как работает человеческий мозг и какие роли играют различные области мозга в процессе человеческой речи.
Среди следующих шагов команды – оценить закономерности задержки в других частях мозга, чтобы определить, играют ли они роль в более тонких функциях планирования речи или физического произнесения звуков и слов. Авторы также хотят выяснить, могут ли модели задержки раскрыть механизмы речевой обратной связи в реальном времени, измеряя, сколько времени требуется пациентам для исправления вынужденных ошибок. Это, по их словам, может дать представление о том, как люди используют звук своего голоса, чтобы контролировать его звучание.
Текст: Виктория Киричок
Timing and location of speech errors induced by direct cortical stimulation by Heather Kabakoff et al, Brain (2024). DOI: 10.1093/braincomms/fcae053
