Neuroni za obradu jezika na različitim vremenskim linijama

Koristeći funkcionalnu magnetsku rezonanciju (fMRI), neuroznanstvenici su identificirali nekoliko regija mozga koje su odgovorne za obradu jezika. Međutim, otkrivanje specifičnih funkcija neurona u tim regijama pokazalo se teškim jer fMRI, koji mjeri promjene u protoku krvi, nema dovoljno visoku rezoluciju da otkrije što male populacije neurona rade.

Sada, koristeći precizniju tehniku ​​koja uključuje snimanje električne aktivnosti izravno iz mozga, neuroznanstvenici s američkog Instituta tehnologije u Massachusettsu MIT-a, identificirali su različite skupine neurona za koje se čini da obrađuju različite količine jezičnog konteksta. Ovi "vremenski prozori" kreću se od samo jedne riječi do otprilike šest riječi.

Vremenski prozori mogu odražavati različite funkcije za svaku populaciju, kažu istraživači. Populacije s kraćim prozorima mogu analizirati značenja pojedinačnih riječi, dok oni s duljim prozorima mogu tumačiti složenija značenja koja nastaju kada se riječi spoje.

"Ovo je prvi put da vidimo jasnu heterogenost unutar jezične mreže", kaže Evelina Fedorenko, izvanredna profesorica neuroznanosti na MIT-u. "U desecima fMRI eksperimenata, čini se da sva ova područja mozga rade isto, ali to je velika, distribuirana mreža, tako da tamo mora postojati neka struktura. Ovo je prva jasna demonstracija da postoji struktura, ali su različite živčane populacije prostorno isprepletene tako da ne možemo vidjeti te razlike s fMRI."

U svom izvornom skupu podataka znanstvenici su imali snimke električne aktivnosti sa 177 elektroda koje reagiraju na jezik kod šest pacijenata. Konzervativne procjene sugeriraju da svaka elektroda predstavlja prosječnu aktivnost oko 200.000 neurona. Također su dobili nove podatke iz drugog skupa od 16 pacijenata, koji su uključivali snimke s još 362 elektrode koje reagiraju na jezik.

Kada su istraživači analizirali te podatke, otkrili su da bi u nekim živčanim populacijama aktivnost fluktuirala gore-dolje sa svakom riječi. Kod drugih, međutim, aktivnost bi se povećala tijekom više riječi prije nego što bi ponovno pala, a opet bi drugi pokazali postojano nakupljanje neuronske aktivnosti tijekom dužih raspona riječi.

Uspoređujući svoje podatke s predviđanjima računalnog modela koji su osmislili za obradu podražaja s različitim vremenskim prozorima, istraživači su otkrili da se živčane populacije iz područja jezične obrade mogu podijeliti u tri skupine. Ove skupine predstavljaju vremenske prozore od jedne, četiri ili šest riječi.

Istraživači su također mogli odrediti anatomske lokacije na kojima su te nakupine pronađene. Neuralne populacije s najkraćim temporalnim prozorom pronađene su pretežno u stražnjem temporalnom režnju, iako su neke također pronađene u frontalnim ili prednjim temporalnim režnjevima. Neuralne populacije iz druga dva klastera, s duljim temporalnim prozorima, bile su ravnomjernije raspoređene po temporalnom i frontalnom režnju.

Istraživanje objavljeno u časopisu Nature možete pronaći na ovoj poveznici.