Ученые ВШЭ показали, как с помощью МЭГ точнее картировать речь в мозге
Ученые из Центра языка и мозга ВШЭ показали, как точнее определять границы речевых зон в мозге. Для этого они использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ) вместе с заданием на завершение предложений, которое активирует речевые области и показывает их работу в реальном времени. Такой подход поможет врачам лучше планировать операции и повысит точность диагностики в тех случаях, когда фМРТ не является оптимальным методом. Исследование опубликовано в журнале European Journal of Neuroscience.
Мозг управляет множеством функций: движением, восприятием, памятью, речью. И если из-за болезни или травмы его работа нарушается и требуется операция, то важно точно понимать, где проходит граница между пораженной областью и здоровыми участками.
Особое внимание уделяют зонам, связанным с речью, так как их точное расположение индивидуально и его нельзя определить только по анатомии. Чтобы найти эти области и избежать их повреждения, проводят языковое картирование. Оно помогает понять, какие области мозга у конкретного человека отвечают за речь. Обычно для этого используют функциональную МРТ (фМРТ): она показывает активность мозга во время речевых задач, но делает это косвенно — по изменениям концентрации веществ в кровотоке. И если у пациента нарушено кровоснабжение, то результаты могут искажаться.
Команда Центра языка и мозга ВШЭ решила проверить, можно ли сделать языковое картирование точнее. Для этого они выбрали магнитоэнцефалографию (МЭГ) — метод, который улавливает слабые магнитные поля, возникающие при работе нейронов. В отличие от фМРТ, МЭГ позволяет измерять активность мозга напрямую и отслеживать изменения с точностью до миллисекунд.
Но подобрать задание для такого эксперимента непросто: оно должно задействовать речевые процессы и при этом подходить для записи с МЭГ. Ученые решили использовать задачу на завершение предложений, которую ранее разработали и проверили исследователи из Центра языка и мозга ВШЭ. В ней участники читают короткие предложения с пропущенным последним словом и дополняют его вслух подходящим по смыслу и форме словом. Задание задействует все звенья языковой системы — от понимания смысла до произнесения слов. Для работы с МЭГ его адаптировали технически: изменили порядок и длительность предъявления стимулов, чтобы точно зафиксировать активность мозга в нужные моменты.
В исследовании участвовал 21 здоровый носитель русского языка. Пока они читали и произносили слова, прибор фиксировал активность их мозга в диапазоне бета-волн (17–25 Гц) — частот, связанных с речевой обработкой. Чтобы убедиться, что сигналы действительно отражают языковую работу, исследователи добавили два контрольных режима: пассивный (просто смотреть на экран) и активный (повторять простые слоги вроде «ло-ло-ло»). Сравнение показало, что активный контроль помогает полнее отделить собственно языковую активность от фоновой, не связанной с речью.
Анализ данных подтвердил, что при выполнении задания активируются классические речевые зоны левого полушария — височные и лобные области, включая участки, отвечающие за понимание и формулировку речи. Активность этих областей нарастала по мере того, как участники продвигались по предложению: сначала включались зоны, связанные с чтением и смыслом, а затем участки, управляющие речевым планированием и артикуляцией.
Несмотря на индивидуальные различия между участниками, общая картина совпала с данными предыдущих исследований. Это значит, что русская версия задачи на дополнение предложений может использоваться для языкового картирования с помощью МЭГ, а активный контроль делает результаты стабильнее и ближе к клинической практике.
Мария Протопова
«Мы показали, что с помощью МЭГ и задачи на завершение предложений можно не только увидеть, какие области мозга участвуют в речи, но и проследить, как их активность меняется во времени. Мы рассчитываем, что в будущем это поможет нейрохирургам точнее определять границы речевых зон и снижать риск потери речи при операциях», — поясняет Мария Протопова.
Исследование выполнено в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.
Вам также может быть интересно:
Когда вирус наступает на мину: найден древний механизм самоуничтожения зараженных клеток
Когда вирус попадает в клетку, он вмешивается в ее работу. Ранее считалось, что защитная реакция клетки на вирус запускает процесс ее самоуничтожения. Но исследование с участием биоинформатиков НИУ ВШЭ показало, что причина другая: клетка реагирует не на вирус, а на собственные транскрипты, которые становятся аномально длинными. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Ошибки, которые всё объясняют: ученые обсудили будущее психолингвистики
Мировая лингвистика сегодня переживает «многоязычную революцию»: эпоха англоязычного доминирования в когнитивных науках подходит к концу, все чаще исследователи изучают многообразие языков мира. Более того, мультилингвизм из экзотики становится нормой, что кардинально меняет представления о когнитивных возможностях человека. В Вышке обсудили будущее развитие экспериментальной лингвистики.
«Наша задача — распространять и популяризировать родные языки»
Действующий в Дагестанском государственном университете (ДГУ) Центр изучения родных языков активно продвигает исследование многочисленных языков народов Дагестана. В республике 14 государственных языков, у многих из них есть диалекты и разновидности. Дагестанские ученые намерены использовать корпусные методы исследования языков, применяемые в Вышке, и планируют сотрудничать с Международной лабораторией языковой конвергенции НИУ ВШЭ. О работе центра «Вышка.Главное» побеседовала с его директором, профессором Мариной Гасановой, которая находится в НИУ ВШЭ на стажировке.
Персонализированная терапия поможет более эффективному лечению раковых заболеваний
Исследователи Международной лаборатории микрофизиологических систем факультета биологии и биотехнологии НИУ ВШЭ занимаются разработкой методов, снижающих сопротивляемость опухолевых клеток к воздействию лекарств, созданием более эффективных методов лечения рака с учетом индивидуальных особенностей пациентов. О работе лаборатории «Вышке.Главное» рассказала ее руководитель Диана Мальцева.
Как продлить человеческую жизнь и активное долголетие
Исследования молекулярных механизмов долголетия дают возможность изучить вероятность существенного увеличения продолжительности жизни, в том числе активного долголетия, когда пожилые люди сохраняют трудоспособность и социальные связи. О деятельности Лаборатории исследований молекулярных механизмов долголетия «Вышка.Главное» побеседовала с ее руководителем Максимом Шкурниковым.
Пространство экономических экспериментов: как прошел воркшоп для молодых исследователей
В начале сентября обновленная Лаборатория поведенческой экономики и финансов (ЛПЭФ) провела первый воркшоп для молодых исследователей. Главной особенностью стала опора каждого доклада на результаты лабораторных экономических экспериментов. В частности, ученые рассказали о том, что люди считают справедливой сделкой, как лучше мотивировать сотрудников и как гены влияют на желание сотрудничать и помогать другим. Все заинтересованные студенты и аспиранты были приглашены к сотрудничеству с лабораторией.
«Мы ищем там, где много неизвестного»
Вычислительные методы анализа древних и современных геномов позволяют исследовать процесс формирования генетического разнообразия популяций, изучать историю их перемешиваний и миграций, прослеживать формирование адаптации к окружающей среде. Международная лаборатория вычислительной и статистической геномики НИУ ВШЭ использует математические подходы и генетические данные для решения широкого спектра задач в различных областях — от антропологии и эпидемиологии до криминалистики. Новостная служба «Вышка.Главное» побеседовала с заведующим лабораторией Владимиром Щуром о ее работе.
Большие группы студентов эффективнее используют ИИ в обучении
Исследователи Института образования и факультета экономических наук НИУ ВШЭ узнали, от каких факторов зависит качество групповой работы студентов, когда они выполняют ее в сотрудничестве с ИИ. Оказалось, что, помимо уровня знаний команды, важен размер группы: чем она больше, тем эффективнее работа. Статья ученых опубликована в журнале Innovations in Education and Teaching International.
«Биотех бурлит во всем мире, его кривая роста опережает развитие компьютерных технологий»
Более пяти лет в НИУ ВШЭ действует Международная лаборатория биоинформатики факультета компьютерных наук. За это время ее ученые добились значительных научных результатов. Здесь разработан уникальный в мировой практике тест «Кардиожизнь», позволяющий прогнозировать вероятность проявления сердечно-сосудистых заболеваний. С привлечением студентов и аспирантов Вышки ведутся исследования для создания лекарств нового поколения. Заведующая лабораторией Мария Попцова рассказала о ее работе в интервью новостной службе «Вышка.Главное».
Аспирантку НИУ ВШЭ наградили за лучший доклад на 58-й конференции Societas Linguistica Europaea
С 26 по 29 августа в Бордо (Франция) состоялась крупнейшая ежегодная конференция по лингвистике Societas Linguistica Europaea, в которой приняли участие аспиранты и исследователи из НИУ ВШЭ. Работа Елены Шведовой “Lability drift in Modern Aramaic languages” была высоко оценена членами экспертного сообщества и заняла первое место среди докладов аспирантов. О своем исследовании и самой конференции Елена рассказала в интервью новостной службе «Вышка.Главное».