اسکن‌های جدید و کشف ۱۷ ناحیه مرتبط با زبان در مغز

به گزارش مجله خبری نگار،این یافته دیدگاه قدیمی مبنی بر اینکه پردازش زبان در سراسر مغز به‌طور گسترده پراکنده است را به چالش می‌کشد. همچنین نقشه دقیق‌تری در اختیار پژوهشگران قرار می‌دهد تا عملکرد هر یک از این نواحی را در آینده بررسی کنند.

فراتر از شبکه کلاسیک زبان

پژوهشگران در دهه ۱۸۶۰ ناحیه Broca’s area را شناسایی کردند. این بخش در قسمت جلویی مغز قرار دارد. مرکز مهم دیگری نیز در بخش پشتی لوب گیجگاهی چپ واقع شده است. این دو ناحیه سال‌ها به‌عنوان مراکز اصلی تبدیل واژه‌ها به معنا شناخته می‌شدند.

Evelina Fedorenko، دانشیار علوم مغز و شناخت در Massachusetts Institute of Technology (MIT)، از ابتدای فعالیت علمی خود هنگام بررسی اسکن‌های مغزی بار‌ها به نواحی دیگری نیز برخورد کرده بود. با این حال، همکارانش از او می‌خواستند این بخش‌ها را در مقالاتش نادیده بگیرد.

او درباره این واکنش‌ها گفت:

«افراد می‌گفتند اینها نواحی زبانی نیستند، بنابراین فقط روی نواحی زبان تمرکز کنید.»

پس از سال‌ها جمع‌آوری داده، او و تیمش تصمیم گرفتند همه اسکن‌ها را دوباره با دقت بررسی کنند.

بررسی دوباره اسکن مغزی ۷۷۲ نفر

مسئولیت بازتحلیل داده‌ها بر عهده Agata Wolna، پژوهشگر پسادکتری آزمایشگاه Fedorenko، نویسنده اصلی مطالعه بود.

تیم پژوهشی از اسکن‌های مغزی ۷۷۲ نفر که از سال ۲۰۱۳ جمع‌آوری شده بودند استفاده کرد. تمام شرکت‌کنندگان در آزمونی موسوم به Language Localizer شرکت کرده بودند.

در این آزمون افراد:

جملات واقعی را مطالعه می‌کردند.

فهرستی از واژه‌های بی‌معنی، اما قابل تلفظ را نیز می‌خواندند.

هدف این مقایسه مشخص کردن نواحی‌ای بود که هنگام پردازش جملات واقعی فعالیت بیشتری نسبت به واژه‌های بی‌معنا نشان می‌دهند. اگر همان نواحی هنگام شنیدن گفتار نیز فعال می‌شدند، به‌عنوان نواحی مرتبط با زبان شناسایی می‌شدند.

نقشه‌برداری جداگانه از مغز هر فرد

چرا میانگین گرفتن از مغز افراد کافی نیست؟

روش این پژوهش با مطالعات رایج تفاوت داشت. در بسیاری از تحقیقات، تصاویر مغزی افراد با هم میانگین گرفته می‌شود. این کار باعث محو شدن تفاوت‌های کوچک محل قرارگیری نواحی مغزی میان افراد مختلف می‌شود.

در این مطالعه، پژوهشگران نواحی زبانی هر فرد را به‌صورت مستقل روی مغز همان فرد ترسیم کردند.

Wolna گفت:

«این یک روش بسیار ساده است که امکان شناسایی سیستم اصلی زبان را در مغز هر فرد فراهم می‌کند.»

در پژوهشی پیشین نیز همین روش نشان داده بود که شبکه اصلی زبان در گویشوران ده‌ها زبان مختلف تقریباً یکسان است.

افزودن آزمون حافظه

برای افزایش دقت، حدود ۴۹۰ نفر از شرکت‌کنندگان آزمون دیگری نیز انجام دادند. در این آزمون باید محل مربع‌هایی را که روی یک شبکه ظاهر می‌شدند به خاطر می‌سپردند.

این فعالیت بیشتر شبکه عمومی شناختی مغز را درگیر می‌کند، نه شبکه اختصاصی زبان.

اگر ناحیه‌ای هنگام پردازش زبان فعال می‌شد، اما در آزمون حافظه واکنش کمی نشان می‌داد، به‌عنوان ناحیه اختصاصی زبان طبقه‌بندی می‌شد.

کشف ۱۷ ناحیه جدید مرتبط با زبان

نتایج نشان داد ۱۷ ناحیه جدید خارج از شبکه کلاسیک نیمکره چپ در پردازش زبان نقش دارند.

ویژگی‌های این نواحی عبارت بودند از:

هم هنگام خواندن فعال می‌شوند.

هم هنگام شنیدن گفتار فعال هستند.

۱۴ ناحیه نسبت به آزمون دشوار حافظه، پاسخ بسیار قوی‌تری به زبان نشان دادند.

این نواحی در بخش‌های مختلف مغز پراکنده بودند، از جمله:

مخچه (Cerebellum)؛ پنج ناحیه جدید در این بخش قرار داشت.

قشر میانی پیشانی.

بخش زیرین لوب گیجگاهی چپ.

هیپوکامپ.

آمیگدالا.

چرا هیپوکامپ، آمیگدالا، مخچه اهمیت دارند؟

هیپوکامپ، حافظه، زبان

هیپوکامپ معمولاً مرکز حافظه شناخته می‌شود، نه زبان.

با این حال، پژوهشی پیشین که فعالیت نورون‌های منفرد هیپوکامپ انسان را ثبت کرده بود نشان داد نورون‌هایی که به یک اسم خاص پاسخ می‌دهند، هنگام اشاره دوباره به همان اسم با یک ضمیر نیز فعال می‌شوند.

این یافته می‌تواند توضیح دهد چرا هیپوکامپ در پردازش زبان نیز نقش دارد.

آمیگدالا، احساسات، زبان

آمیگدالا بیشتر با پردازش احساسات شناخته می‌شود، اما نتایج جدید نشان می‌دهد این بخش نیز هنگام پردازش زبان فعال است.

مخچه

وجود پنج ناحیه زبانی در مخچه نیز توجه پژوهشگران را جلب کرد.

مطالعات قبلی همین گروه نشان داده بود برخی از این نواحی علاوه بر زبان، هنگام انجام وظایف شناختی دیگر نیز فعال می‌شوند.

فرضیه‌ای که تأیید نشد

در گذشته پیشنهاد شده بود ساختاری به نام Basal Ganglia مسئول پردازش ساختار جمله، استفاده از ابزار‌ها از طریق سازوکار مشترک است.

اما داده‌های جدید نشان داد این ناحیه تنها هنگام خواندن اندکی فعال می‌شود، هنگام شنیدن تقریباً غیرفعال است. پژوهشگران این موضوع را بیشتر نشانه فعالیت عمومی مغز دانستند، نه پردازش اختصاصی زبان.

پردازش زبان تنها کمتر از ۵ درصد مغز را درگیر می‌کند

با وجود گسترش این شبکه، اندازه آن همچنان بسیار کوچک است.

کل نواحی اختصاصی زبان تنها حدود ۳.۵ درصد ماده خاکستری مغز را تشکیل می‌دهند.

تمام شبکه زبان همچنان کمتر از ۵ درصد مغز را اشغال می‌کند.

Fedorenko اندازه این شبکه را تقریباً هم‌اندازه یک توت‌فرنگی بزرگ توصیف کرد.

او گفت:

«با وجود تمام این اجزای پراکنده، حجم شبکه زبان بسیار محدود است. برای پردازش زبان به بخش بزرگی از مغز نیاز ندارید.»

اگرچه این نواحی تقریباً در تمام بخش‌های اصلی مغز دیده می‌شوند، زبان تنها قسمت کوچکی از هر ناحیه را اشغال می‌کند.

این موضوع برخلاف این دیدگاه است که کل مغز به‌صورت برابر در پردازش زبان مشارکت دارد. نتایج نشان می‌دهد شبکه زبان همچنان یک سیستم مشخص، متمایز، قابل شناسایی باقی مانده است.

آینده پژوهش درباره پردازش زبان

پژوهشگران هنوز دقیقاً نمی‌دانند هر یک از این نواحی جدید چه وظیفه‌ای بر عهده دارند.

Fedorenko گفت:

«نواحی‌ای که هم به زبان، هم به وظایف دیگر پاسخ می‌دهند بسیار مهم هستند، زیرا ممکن است وظیفه یکپارچه‌سازی اطلاعات میان سیستم‌های مختلف قشر مغز را بر عهده داشته باشند.»

اکنون پژوهشگران نقشه بسیار دقیق‌تری از سیستم زبان در اختیار دارند. آنها می‌دانند ۱۷ ناحیه جدید هنگام خواندن، شنیدن زبان فعال می‌شوند، بیشتر آنها به پردازش زبان پاسخ اختصاصی می‌دهند، نه صرفاً تلاش ذهنی.

نتایج این پژوهش مسیر آزمایش‌های آینده را مشخص کرده است. همچنین نشان می‌دهد برای مطالعه شبکه زبان، تنها بخش کوچکی از مغز باید مورد بررسی قرار گیرد.

این مطالعه در Journal of Neuroscience منتشر شده است.

سوالات متداول

آیا زبان فقط در ناحیه بروکا پردازش می‌شود؟

خیر. این پژوهش نشان داد علاوه بر نواحی کلاسیک، ۱۷ ناحیه دیگر نیز در پردازش زبان نقش دارند.

چه تعداد نفر در این مطالعه بررسی شدند؟

اسکن مغزی ۷۷۲ شرکت‌کننده که از سال ۲۰۱۳ جمع‌آوری شده بود مورد تحلیل قرار گرفت.

آیا هیپوکامپ فقط مسئول حافظه است؟

خیر. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد هیپوکامپ در برخی جنبه‌های پردازش زبان نیز فعالیت دارد.

چه مقدار از مغز مسئول پردازش زبان است؟

طبق این پژوهش، کل شبکه اختصاصی زبان کمتر از ۵ درصد ماده خاکستری مغز را تشکیل می‌دهد.

جمع‌بندی

این پژوهش تصویری دقیق‌تر از نحوه پردازش زبان در مغز ارائه می‌دهد. اگرچه شبکه زبان گسترده‌تر از تصور گذشته است، همچنان بخش کوچکی از مغز را اشغال می‌کند. کشف ۱۷ ناحیه جدید می‌تواند مسیر تحقیقات آینده درباره ارتباط زبان، حافظه، احساسات، سایر عملکرد‌های شناختی را روشن‌تر کند.

منبع: فوت وفن