Neue Studie zeigt, in welchen Bereichen des Gehirns, die ausschließlich für Sprache

Neue Forschung von MIT legt nahe, dass es Teile unseres Gehirns gewidmet Sprache und nur Sprache, ein Befund, markiert einen großen Fortschritt bei der Suche nach Hirnregionen, die speziell für anspruchsvolle geistige Funktionen.

Funktionale Spezifität, wie es ist bekannt, dass kognitive Wissenschaftler, bezieht sich auf die Idee, dass diskrete Teile des Gehirns behandeln unterschiedliche Aufgaben. Wissenschaftler haben lange bekannt, dass die funktionale Spezifik besteht in bestimmten Domänen: motor-system, zum Beispiel, gibt es ein patch von Neuronen steuert den Fingern Ihrer linken hand und eine andere, die Steuerung Ihrer Zunge. Aber was ist mit komplexeren Funktionen, wie der Erkennung von Gesichtern, die Verwendung von Sprache oder Mathematik zu tun? Gibt es spezielle Gehirnregionen für diese Tätigkeiten, oder verwenden Sie die Allzweck-Bereiche, die dazu dienen, was Aufgabe bei der hand?

Sprache, kognitive Fähigkeiten, die sowohl für den Menschen eindeutig und universell für alle menschlichen Kulturen“, scheint einer der ersten Orte, die man anschauen würde“ für diese Art von Spezifität, sagt Evelina Fedorenko, eine Wissenschaftlerin in der MIT Department of Brain and Cognitive Sciences und der erste Autor der neuen Studie. Aber die Daten von neuroimaging – insbesondere die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) misst die Aktivität des Gehirns im Zusammenhang mit kognitiven Aufgaben – ist schon frustrierend ergebnislos. Obwohl Studien haben weitgehend konvergierte auf mehrere Bereiche, die wichtig für die Sprache, es war schwer zu sagen, ob diese Bereiche sind ausschließlich für Sprache. Viele Experimente haben festgestellt, dass nicht-Sprache-Aufgaben scheinbar aktiviert die gleichen Bereiche: Arithmetik, Arbeitsspeicher und Musik sind einige der häufigsten übeltäter.

Aber nach Fedorenko und Ihre co-Autoren – Nancy Kanwisher, Walter A. Rosenblith Professor für Kognitive Neurowissenschaften und in der Bachelor-student Michael Behr – das offensichtliche überschneidung kann einfach wegen Mängeln in der Methodik, D. H., wie fMRI-Daten ist traditionell gesammelt und analysiert. In Ihrer neuen Studie, veröffentlicht in dieser Woche der Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften, Sie verwendet eine innovative Technik, Sie haben die Entwicklung in den letzten Jahren; die neue Methode ergab Hinweise, dass es, in der Tat, bits an das Gehirn, die Sprache und sonst nichts.

Vergessen, den Wald, es ist alles in den Bäumen

fMRI-Studien von Sprache werden in der Regel geschieht, von der Gruppe Analyse, was bedeutet, dass die Forscher testen, 10, 20 oder auch 50 Themen, dann die gemittelten Daten zusammen auf einer gemeinsamen Gehirn Platz zu suchen für die Regionen, die aktiv über das Gehirn.

Aber Fedorenko sagt, das ist nicht ein Idealer Weg, Dinge zu tun, vor allem, weil die feinkörnigen anatomische Unterschiede zwischen den Gehirnen kann dazu führen, dass Daten „schmieren,“ so Aussehen, als wenn eine region aktiv ist in zwei verschiedenen Aufgaben, wenn in der Realität, die Aufgaben aktivieren Sie zwei benachbarte, aber nicht überlappende Regionen, die in jedem einzelnen Thema.

Durch Analogie, sagt Sie, stellen Sie sich die Bilder von 10 die Gesichter der Menschen und sich überlagern, eine über der anderen, um irgendeine Art von durchschnittlichen Gesicht. Während das resultierende Bild würde sicherlich Aussehen wie ein Gesicht, wenn Sie verglichen es zurück auf die original-Bilder, wäre es nicht line up perfekt mit jedem von Ihnen. Das ist, weil es ist die Natürliche variation in unserem features – von der Größe unserer Stirn, die Breite der Nase, die Entfernung zwischen unseren Augen.

Es ist die gleiche Art und Weise für das Gehirn. „Gehirne sind Verschieden in Ihrer Faltung, und wo genau die verschiedenen Funktionsbereiche, fallen im Verhältnis zu diesen mustern,“ Fedorenko, sagt. „Das Allgemeine layout ist ähnlich, aber es ist nicht feinkörnig zusammenbringen.“ So, sagt Sie, die Analyse von Daten durch „Angleichung der Gehirne in einigen gemeinsamen Raum – ist einfach nie ganz richtig.“

Ideal, dann würden Daten analysiert werden für jedes Fach einzeln; das ist, Muster von Aktivität in einem Hirn würde nur überhaupt verglichen werden Handlungsmuster aus, dass dasselbe Gehirn. Um dies zu tun, haben die Forscher verbringen die ersten 10 bis 15 Minuten jeder fMRT-scan mit Ihrem Thema zu tun eine ziemlich anspruchsvolle Sprache, die Aufgabe während der Aufzeichnung der Aktivität des Gehirns. Auf diese Weise, die Sie aufbauen, wenn die Sprache, in Bereichen liegen, in das einzelne Thema, so dass später, wenn das Thema führt andere kognitive Aufgaben, Sie können vergleichen Sie diese Aktivierungs-Muster, um diejenigen, ausgelöst durch Sprache.

Ein Linguistisches Spiel “ Wo ist Waldo?‘

Diese Methode ist genau das, was erlaubt Fedorenko, Behr und Kanwisher, um zu sehen, ob es Bereiche gibt, wirklich spezifisch auf die Sprache. Nachdem Ihre Themen führen die erste Sprache, die Aufgabe, die Sie als „functional localizer“ Sie mussten jedes tun eine Teilmenge von sieben anderen Experimenten: eine auf genaue Arithmetik, zwei an Arbeitsspeicher, drei auf die kognitive Kontrolle und ein auf die Musik zu, da diese die Funktionen „am häufigsten argumentiert teilen neurale Maschine hat, mit der Sprache,“ Fedorenko, sagt.

Aus den neun Regionen analysiert, vier in der linken Frontallappen, einschließlich der region bekannt als Broca-AREAL, und fünf weiter zurück in der linken Hemisphäre – acht einzigartig unterstützte Sprache, zeigt keine signifikante Aktivierung für die sieben anderen Aufgaben. Diese Ergebnisse weisen auf eine „auffallende Grad der funktionalen Spezifität für die Sprache“, so berichten die Forscher in Ihrem Papier.

Zukünftige Studien testen die neu identifizierten Bereichen Sprache, die mit noch mehr nicht-Sprache Aufgaben, um zu sehen, wenn Ihre funktionelle Spezifität hält; die Forscher planen auch, um tiefer in diese Bereiche zu entdecken, welche besonderen sprachlichen Arbeitsplätze ist jeder selbst verantwortlich für.

Fedorenko sagt, dass die Ergebnisse nicht bedeuten, dass jede kognitive Funktion hat Ihren eigenen Stück Rinde; schließlich sind wir in der Lage, neue Fähigkeiten zu erlernen, so muss es sein, einige Teile des Gehirns, die sowohl high-level-funktionell und flexibel. Noch, sagt Sie, die Ergebnisse geben Hoffnung für die Forscher suchen, um zu zeichnen, einige Unterschiede innerhalb der menschlichen Hirnrinde: „Gehirn-Regionen, die tun Dinge, die Sie möglicherweise in der Nähe sein, – Sie [aber] es ist nicht nur alles eine große matschig multifunktionale Ding da drin.“

Schreibe einen Kommentar