فروشگاه کانواس (بوم مدل کسبوکار) آرباکو

چکیده:

بعد از سال‌ها تحقیق، دانشمندان عصب‌شناس یک مسیری را در مغز انسان کشف کرده‌اند که آواهای زبان را پردازش می‌کند. یافته‌ها حاکی از این است که با نقض نظریه قدیمی که مغز اطلاعات آوایی (آواشناسی) را پردازش و سپس آن را به اطلاعات زبانی (زبان‌شناختی) تبدیل می‌نماید، پردازش گفتاری و شنیداری به‌موازات هم اتفاق می‌افتند.

موضوع اصلی:

پس از سال‌ها تحقیق و بررسی، عصب‌شناسان از معبر جدیدی در مغز انسان پرده برداشتند که آواهای زبان را پردازش می‌کند. یافته‌ها که در 18 آگوست در ژورنال Cell گزارش شده، اشاره می‌کنند که پردازش گفتاری و شنیداری در یک راستا اتفاق می‌افتند، با اینکه این تئوری ماندگار که مغز اطلاعات آکوستیک را پردازش می‌کند و بعداً آن را به اطلاعات زبانی تبدیل می‌کند، هم نقض می‌گردد.

اواهای زبان پس از رسیدن به گوش، توسط حلزونی گوش به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل شده و به ناحیه‌ای از مغز بنام قشر (کورتکس) شنوایی روی لوب گیجگاهی فرستاده می‌شوند. دهه‌ها دانشمندان فکر کرده‌اند که پردازش گفتاری در کورتکس شنوایی، یک معبر سری را شبیه یک خط مونتاژ در یک کارخانه، دنبال می‌کند. تصور بر این بود که اولاً کورتکس شنوایی ابتدایی اطلاعات آکوستیک ساده‌ای مانند فرکانس‌های صداها را پردازش می‌کند. سپس ناحیه مجاور، بنام چرخه گیجگاهی برتر (STG)برای گفتار و سخنوری مانند حروف صدادار و بی‌صدا، با تبدیل صداها به کلمات معنادار، ترکیبات مهم‌تری را استخراج می‌کند.

اما شاهد مستقیم این نظریه از بین رفته است چرا که به نوارهای (صوتی یا تصویری) عصبی فیزیولوژیکی بسیار مفصلی از کل کورتکس شنوایی با رزولوشن فضایی گیجگاهی بی‌نهایت بالایی نیاز دارد. این موضوع چالش‌برانگیز است، چون کورتکس شنوایی اولیه در این شکاف، عمیق قرار می‌گیرد طور یکه لوب‌های گیجگاهی و قدامی مغز انسان را جدا می‌کند.

عصب‌شناس و جراح عصب ادوارد چانگ (Edward Chang)، در دانشگاه کالیفرنیا (University of California) در سانفرانسیسکو می‌گوید: "پس ما به امید یافتن شواهدی برای تبدیل نمایش سطح پایین آواها به نمایش سطح بالای کلمات، دست به این مطالعه زدیم."

در طی هفت سال چانگ (Chang) و تیمش، 9 شرکت‌کننده‌ای را که به دلایل پزشکی مجبور به جراحی مغز شده‌اند مانند برداشتن تومور یا محل یابی کانون مرض (حمله)، را مطالعه کرده‌اند. برای این روندها، ردیفی از الکترودهای کوچکی تعبیه شدند تا کل کورتکس شنواییرا بپوشانند و سیگنال‌های عصبی برای زبان و نقشه یابی مرض، جمع‌آوری گردند. شرکت‌کنندگان داوطلب شدند تا نوارهای صوتی یا تصویری گرفته شده از آن ها مورد آنالیز این مطلب قرار بگیرد که چگونه کورتکس شنوایی، آواهای گفتار را پردازش می‌کند.

چانگ (Chang) می‌گوید: "این مطالعه اولین باری است که می‌توانیم تمام این نواحی را خودبه‌خود مستقیماً از سطح مغز پوشش دهیم و تبدیل اصوات به کلمات را مطالعه نماییم. تلاش‌های قبلی در راستای مطالعه فعالیت‌های این ناحیه، وابسته به درج یک سیم در این ناحیه بود که می‌توانست فقط سیگنال‌ها را در چند نقطه محدود آشکار نماید."

در زمان ادای کوتاه عبارات و جملات برای شرکت‌کنندگان، محققان انتظار داشتند که همانند مدل‌های سنتی، یک جریان اطلاعات از کورتکس شنوایی اولیه تا STG مجاور، پیدا کنند. در این صورت، دو ناحیه یکی پس از دیگری باید فعال شوند.

بسی جای تعجب دارد که این تیم دریافت که برخی نواحی واقع شده در STG به همان اندازه کورتکس شنوایی اولیه در زمان ادای جملات، سریعاً واکنش نشان دادند و این حاکی از این است که هر دو ناحیه در همان لحظه شروع به پردازش اطلاعات آکوستیک کردند.

مضافاً اینکه، محققان کورتکس شنوایی اولیه را با جریانات کوچک الکتریکی به‌عنوان بخشی از نقشه کلینیکی زبان، تحریک کردند. اگر پردازش گفتاری، همان گونه که مدل سنتی اشاره می‌کند، به دنبال یک معبر سریالی باشد، محرک احتمالاً تصور بیماران از گفتار را تغییر می‌دهد. بالعکس چون شرکت‌کنندگان توهم‌های نویز شنوایی را تجربه کردند که از محرک القا شده بود، آن ها هنوز قادر بودند کلمات گفته شده به آن ها را به‌وضوح شنیده و تکرار کنند. به‌هرحال وقتی STG تحریک شد، شرکت‌کنندگان گزارش کردند که آن ها توانستند حرف‌زدن مردم را بشنوند، ولی نمی‌توانند معنی کلمات را متوجه شوند.

چانگ (Chang) می‌گوید: "در حقیقت یکی از بیماران گفت که به نظر می‌رسد که همانند سیلاب‌ها با لغات معاوضه می‌شوند."

آخرین شواهد نشان می‌دهند که مدل سلسله‌ای سنتی پردازش گفتار، بیش از حد ساده شده‌اند و احتمالاً غلط هستند. محققان با حدس و قیاس فکر می‌کنند که STG ممکن است مستقلاً (به‌جای گام بعدی) به پردازش کورتکس شنوایی اولیه بپردازد.

ماهیت موازی پردازش گفتار، ممکن است به دکترها ایده‌های جدیدی بدهد که در شرایطی مثل خوانش پریشی (بدخوانی) که کودکان به‌زحمت آواهای گفتار را می‌شناسند، با آن ها چگونه رفتار کنند.

چانگ (Chang) می‌گوید: "ازآنجایی‌که این اولین گام مهم روبه‌جلو است، ما این سیستم شنیداری موازی را هنوز خوب درک نمی‌کنیم. یافته‌ها اشاره می‌کنند که مسیریابی اطلاعات صدا می‌تواند با آنچه که ما همیشه تصور می‌کردیم بسیار متفاوت باشد. یقیناً سؤالات بیشتری از آنچه که پاسخ داده شده هنوز وجود دارد."

منبع موضوع:

مواد و موضوعات توسط Cell Press تهیه شدند.

نکته: محتوا ممکن است از نظر سبک نگارشی و طول مطلب، ویرایش شده باشد.

ژورنال مرجع:

لایبرتی س. همیلتون (Liberty S. Hamilton)، یولیا اوگانیان (Yulia Oganian)، جفری هال (Jeffery Hall)، ادوارد ف. چانگ (Edward F. Chang).

رمزگذاری توزیع شده و موازی گفتار در قشر شنوایی انسان.

Parallel and distributed encoding of speech across human auditory cortex

Cell، 2021؛ DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.019