به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان در مطالعه‌ای که اخیراً در Nature Communications منتشر شده است، محققان شبکه‌های عصبی را در نیمکره غالب زبان چپ که مسئول ادغام معنایی با استفاده از ضبط‌های داخل جمجمه‌ای در بیماران مبتلا به صرع در حین انجام وظایف خواندن هستند، بررسی می‌کنند. این آزمایش‌ها همچنین برای تمایز بین تأثیرات ناشی از انسجام معنایی و ارجاع مبتنی بر وظیفه مورد استفاده قرار گرفتند.

پیش زمینه

درک مکانیسم‌های عصبی مسئول پردازش جملات انسانی برای درک ساختار و زمان‌بندی محاسبات قشر مغز بسیار مهم است. علیرغم نقش اساسی زبان در شناخت با این که ما را قادر می‌سازد معانی را از نشانه‌های ناآشنا به دست آوریم، نواحی خاص مغز که مسئول آن هستند همچنان مورد بحث است. نواحی خاصی مانند لوب گیجگاهی خلفی و همچنین قشر پیش پیشانی و جداری در رشد زبان نقش دارند. با این حال، اجماع بین محققان همچنان مورد بحث است. علاوه بر این، روش‌های سنتی مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) فاقد وضوح برای تشریح پیچیدگی‌های فرآیندهای زبانی هستند. (تصویربداری تشدید مغناطیسی کارکردی حالت استراحت (rsfMRI یا R-fMRI) روشی از تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی است که برای‌اندازه‌گیری آن دسته از فعل ‌و انفعالات نواحی مغز، که در حالت استراحت اتفاق می‌افتد، به‌کار می‌رود. یعنی در هنگامی‌سوژه هیچ وظیفه معینی انجام نمی‌دهد. فعالیت‌های مغزی درحالت استراحت را از طریق تغییرات جریان خون در مغز می‌سنجند. این تغییرات منجر به تولید سیگنالی با عنوان سیگنال وابسته به سطح اکسیژن خون (BOLD) می‌شود که با fMRI قابل‌اندازه‌گیری است.) بنابراین، تحقیقات اضافی برای درک بهتر مناطق قشری خاص و تخصص‌های آن‌ها در پردازش معنایی، به ویژه با توجه به تنوع در ادبیات و چالش‌ها در جداسازی فرآیندهای معنایی متمایز با وضوح فضایی بالا ضروری است.

درباره مطالعه

در مطالعه حاضر، 58 بیمار بومی انگلیسی زبان بین 18 تا 41 سال پس از ارائه رضایت آگاهانه تحت آزمایش قرار گرفتند. بیماران با سابقه عصبی قابل توجه یا ناهنجاری‌هایی مانند پروسوپاگنوزیا از مطالعه خارج شدند. داده‌ها با استفاده از الکترودهای شبکه عمقی یا ساب دورال که با جراحی کاشته شده بودند جمع آوری شد و موقعیت آن‌ها با استفاده از ترکیبی از تصویربرداری MRI و توموگرافی کامپیوتری (CT) تایید شد. جمع آوری داده‌های داخل جمجمه‌ای یک روز پس از کاشت الکترود برای الکترودهای عمق و دو روز برای الکترودهای شبکه آغاز شد. داده‌ها برای نویز و مصنوعات مورد بررسی قرار گرفتند و هر نقطه داده غیرقابل اعتماد دور‌انداخته شد. برای آزمایش اصلی، کلماتی به بیماران نشان داده شد و از آن‌ها خواسته شد که به سرعت و با دقت اشیاء روزمره را بر اساس آن کلمات نامگذاری کنند. برخی از جملات به گونه ای طراحی شده بودند که نامنسجم باشند، بنابراین بیماران را برای تعیین معنی به چالش می‌کشد. یک مطالعه هنجاری ثانویه بر روی یک جمعیت غیر بالینی برای تعیین اثربخشی محرک‌ها انجام شد. تجزیه و تحلیل کامل داده‌های جمع آوری شده نشان داد که از بیش از 13000 تماس الکترود کاشته شده، تنها 9388 مورد برای تجزیه و تحلیل مناسب در نظر گرفته شدند. داده‌های خام متعاقباً فیلتر، تبدیل و هموار شدند تا نقاط فعال‌سازی قابل توجهی را در طول آزمایش‌ها رمزگشایی کنند. سپس داده‌ها بر روی یک مدل سطح قشر مغز برای درک اهمیت آن نقشه برداری شدند. بخش قابل توجهی از تجزیه و تحلیل به درک رابطه متقابل بین سیستم زبان و شبکه‌های حافظه اپیزودیک اختصاص داشت. این مطالعه همچنین از پروژه Human Connectome برای تعیین مناطق مورد نظر و اطمینان از قرارگیری دقیق الکترود استفاده کرد. همه شرکت کنندگان در مطالعه تحت ارزیابی‌های عصب روانشناختی کامل قرار گرفتند. تمام مراحل توسط مرکز علوم بهداشتی دانشگاه تگزاس در کمیته حفاظت از افراد انسانی هیوستون تایید شده است.

یافته‌های مطالعه

میانگین زمان واکنش فردی 1765 میلی ثانیه (میلی ثانیه) پس از پایان کلمه پایانی در یک جمله بود. زمانی که افراد با کارآزمایی‌های ارجاعی مواجه شدند، زمان واکنش بیان آن‌ها در مقایسه با کارآزمایی‌های غیر ارجاعی به طور قابل توجهی سریع تر بود. تکنیک‌های نگاشت پیشرفته برای به دست آوردن بینشی در مورد پویایی مکانی-زمانی پردازش جملات املایی استفاده شد. در حین خواندن یک جمله، تشدید تدریجی فعال شدن در نواحی خاصی از مغز، به ویژه شکنج فرونتال تحتانی، قشر جداری داخلی، لوب گیجگاهی قدامی و شکنج میانی گیجگاهی خلفی مشاهده شد. مراحل بعدی پردازش جمله فعال شدن را در قشر جلوی پیشانی شکمی، سینگولیت خلفی و قشر اوربیتوفرونتال نشان داد. برخی از مناطق فعال باقی ماندند و در پایان فرآیند خواندن جمله فعالیت بیشتری را نشان دادند. در ابتدای کلمه پایانی، کارآزمایی‌های ارجاعی فعالیت مغزی بیشتری را در نواحی مختلف نشان دادند، مانند شکنج فرونتال میانی (MFG)، شیار پیشانی تحتانی میانی (IFS)، قشر جداری داخلی (MPC)، قشر پارهیپوکامپ، قشر جلوی پیشانی شکمی وسطی (vmPFC) و قشر اوربیتوفرونتال (OFC). (قشر اوربیتوفرونتال از نواحی گرانولار، گرانولار مخلوط و آگرانولار تشکیل شده‌است. قشر پش‌پیشانی تحتانی جانبی از نواحی ۱۲، ۴۴، ۴۵ و ۴۷ تشکیل شده‌است. قشر پیش‌پیشانی فوقانی جانبی از نواحی ۹ و ۴۶ تشکل شده ‌است و قشر پیش‌پیشانی خلفی از ناحیه ۸ تشکیل شده‌ است.) در مقایسه، کارآزمایی‌های غیر ارجاعی منجر به افزایش فعالیت در قشر گیجگاهی فوقانی خلفی و شکنج فرونتال تحتانی قدامی‌ بلافاصله پس از شروع کلمه نهایی شد. هنگام بررسی انسجام معنایی، الگوهای فعالیت مغز متمایز در تجزیه و تحلیل جملات غیر ارجاعی بر اساس انسجام آن‌ها مشاهده شد. جملات غیر ارجاعی نامنسجم باعث افزایش فعالیت در قشر پیشانی داخلی و قشر جداری میانی فوقانی شد. جملات غیر ارجاعی منسجم منجر به افزایش فعالیت در مناطقی مانند IFS، شکنج پیشانی تحتانی قدامی (aIFG)، شکنج زاویه‌ای، شکنج میانی زمانی خلفی (pMTG) و OFC شد. این مطالعه بیشتر دسترسی واژگانی یکپارچه را با ارزیابی باریک‌سازی معنایی، که به احتمال شناسایی یک شیء تعریف‌شده حتی قبل از ارائه کلمه پایانی یک جمله اشاره دارد، بررسی کرد. به عنوان مثال، در حالی که برخی از جملات نکات روشنی را در مورد موضوع مورد نظر ارائه می‌کردند، برخی دیگر تا پایان مبهم باقی ماندند. تفاوت معنی داری در زمان واکنش مفصلی بین شرایط باریک شدن قوی و محدود وجود نداشت. علاوه بر این، هیچ تفاوت قابل توجهی در طول جمله یا فراوانی کلمه پایانی بین دو شرط وجود نداشت. کارآزمایی‌های مرجع با باریک‌سازی معنایی محدود، فعالیت مغز را در مناطقی مانند شیار گیجگاهی فوقانی خلفی، MPC، IFS، لوب گیجگاهی قدامی و OFC، به ویژه پس از شروع کلمه پایانی افزایش داده است.

پایان مطلب./