Język w sieciach mózgu

Opis

Język w mózgu to aktywność rozłożona w sieciach wielkoskalowych, zbiorach obszarów kory, których aktywność rośnie i spada zgodnie (Yeo i in. 2011): w sieci czuciowo-ruchowej, kiedy mówisz i słyszysz własny głos, w sieci wzrokowej, kiedy czytasz, w sieci grzbietowej uwagi i sieci kontroli, kiedy piszesz, oraz w sieci domyślnej, kiedy słuchasz drugiej osoby.

Klasyczny model z badań nad afazją (ang. aphasia), zaburzeniem języka po uszkodzeniu mózgu, wskazywał obszar Broki w dolnym zakręcie czołowym, tuż przed korą ruchową, oraz obszar Wernickego w tylnej części kory skroniowej górnej (Braga i in. 2020). Zawał mózgu, czyli obumarcie tkanki po zamknięciu naczynia, ograniczony do obszaru Broki i jego najbliższego otoczenia daje niemotę (ang. mutism), po której mowa, początkowo mozolna i niezgrabna, szybko się usprawnia, a istotne zaburzenie języka się nie utrzymuje. Pełny obraz afazji Broki, z długą niemotą i agramatyzmem (ang. agrammatism), czyli mową, z której wypadają słowa i końcówki gramatyczne, wiąże się ze znacznie większym zawałem, obejmującym wieczko (ang. operculum), czyli fałdy kory nakrywające wyspę, razem z obszarem Broki, a także wyspę i sąsiednią tkankę mózgu (Mohr i in. 1978). W grupie 64 osób po udarze lewej półkuli wyniki testu dopasowywania zdania do obrazka pogarszały uszkodzenia pięciu obszarów lewej półkuli, między innymi tylnej części środkowego zakrętu skroniowego, ale uszkodzenia obszarów Broki i Wernickego nie zmieniały ich istotnie (Dronkers i in. 2004). Według przeglądu Bindera obrazowanie i neuropsychologia zgodnie przypisują obszarowi Wernickego znacznie większą rolę w mówieniu, niż zakładał model klasyczny, oparty na rozumieniu (Binder 2015).

Pełna afazja Broki, z niepłynną mową, obejmuje według przeglądu Gupty i Padmy Srivastavy uszkodzenie szerszych obszarów kory, także środkowego i dolnego zakrętu przedśrodkowego (Gupta i Padma Srivastava 2020), czyli kory ruchowej przed bruzdą środkową, z rdzenia sieci czuciowo-ruchowej (Uddin, Yeo i Spreng 2019). W modelu Hickoka i Poeppela szlak grzbietowy (ang. dorsal stream) łączy dźwięki mowy z obszarami artykulacji w płacie czołowym, a szlak brzuszny (ang. ventral stream) prowadzi je do rozumienia (Hickok i Poeppel 2007). Bruzda skroniowa górna reaguje na ludzki głos, język i zgranie obrazu z dźwiękiem mowy (Pitcher i Ungerleider 2021), a według Uddin, Yeo i Sprenga razem z dolnym zakrętem czołowym i środkowym zakrętem skroniowym należy do sieci domyślnej poza jej rdzeniem.

Czytanie aktywuje obszar wzrokowy słów (ang. visual word form area) w lewej bruździe potyliczno-skroniowej, a jego uszkodzenie daje czystą aleksję (ang. pure alexia), wybiórcze zaburzenie rozpoznawania słów (Dehaene i Cohen 2011). We wczesnych obszarach wzrokowych V1–V4, w rdzeniu sieci wzrokowej, położenie litery jest kodowane głównie według miejsca w polu widzenia, a w wyższych obszarach, także w obszarze wzrokowym słów, coraz bardziej według jej pozycji w słowie (Agrawal i Dehaene 2025; Uddin, Yeo i Spreng 2019). W metaanalizie 18 badań pisania ręcznego wśród obszarów uznanych za swoiste głównie dla pisania znalazły się lewa bruzda śródciemieniowa z płacikiem ciemieniowym górnym oraz obszar lewej bruzdy czołowej górnej i środkowego zakrętu czołowego (Planton i in. 2013). Według Uddin, Yeo i Sprenga bruzda śródciemieniowa z płacikiem ciemieniowym górnym należy do rdzenia sieci grzbietowej uwagi, a wzdłuż środkowego zakrętu czołowego biegnie rdzeń sieci kontroli.

Obszary wybiórcze dla języka leżą w dolnym i środkowym zakręcie czołowym (ang. inferior and middle frontal gyri) oraz w górnym i środkowym zakręcie skroniowym (ang. superior and middle temporal gyri), od bieguna skroniowego po tylny kraniec płata skroniowego, u większości ludzi w lewej półkuli, a Fedorenko, Ivanova i Regev nazywają je siecią językową (ang. language network) (Fedorenko, Ivanova i Regev 2024). Jak podają Fedorenko, Ivanova i Regev, przy słuchaniu muzyki, rozwiązywaniu zadań arytmetycznych i łamigłówek logicznych, rozumieniu kodu programu oraz w zadaniach pamięci roboczej (ang. working memory) te obszary odpowiadają słabo albo wcale, a osoby z afazją po uszkodzeniu ograniczonym do nich tracą zdolności językowe i zachowują percepcję muzyki, matematykę, rozumowanie oraz teorię umysłu (ang. theory of mind). Fedorenko, Ivanova i Regev dodają, że po wczesnym uszkodzeniu lewej półkuli, na przykład po udarze we wczesnym dzieciństwie, te obszary mogą rozwinąć się w prawej półkuli, bez widocznych skutków w zachowaniu. Braga i współpracownicy wyznaczali je u każdej z 18 badanych osób osobno, z łączności funkcjonalnej (ang. functional connectivity), czyli zgodności, z jaką aktywność obszarów rośnie i spada w czasie, mierzonej funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (ang. functional magnetic resonance imaging, fMRI). Tak wyznaczone obszary odpowiadały wybiórczo na zdania z sensem, ale na ciągi pseudosłów słabiej (Braga i in. 2020). Według Bragi i współpracowników u kilku z tych osób w lewym dolnym zakręcie czołowym przeplatały się z obszarami jednej z sieci domyślnych, wyznaczonych u każdej osoby osobno, a ciasno sąsiadowały z obszarami sieci kontroli.

Fedorenko, Piantadosi i Gibson przekonują, że język to u współczesnych ludzi narzędzie komunikacji, wbrew rozpowszechnionemu poglądowi, że używamy go do myślenia. Opierają się na podwójnej dysocjacji (ang. double dissociation) języka i myślenia, czyli przypadkach utraty jednej zdolności przy zachowanej drugiej, w obu kierunkach, a wnioskują, że język przemienił ludzką kulturę, ale nie wydaje się warunkiem złożonego myślenia, także symbolicznego (Fedorenko, Piantadosi i Gibson 2024). Sieć wielorakich wymagań (ang. multiple demand, MD) to wspólny wzór aktywności kory czołowej i ciemieniowej przy różnorodnych wymaganiach poznawczych (Duncan 2010). Te same woksele, najmniejsze punkty trójwymiarowego obrazu z fMRI, odpowiadają w niej na arytmetykę, na utrzymywanie treści w pamięci roboczej i na hamowanie nieistotnych treści, ale obszary językowe, często przylegające do niej bezpośrednio, mają zupełnie inny profil odpowiedzi (Fedorenko, Duncan i Kanwisher 2013).

Kiedy czytasz to zdanie, bioinformacja o literach płynie przez Twoją sieć wzrokową, a kiedy czytasz je na głos, mówienie i słyszenie własnego głosu to także aktywność Twojej sieci czuciowo-ruchowej. To, że słowa i konstrukcje składają się w komunikat, to według Fedorenko, Ivanovej i Regev prawdopodobnie aktywność Twoich obszarów wybiórczych dla języka (Fedorenko, Ivanova i Regev 2024), sąsiadujących z obszarami sieci domyślnej i sieci kontroli. Z każdego przeczytanego zdania kształtują się Twoje Modele Mentalne tego, o czym mowa, a polegasz na nich, czytając następne.

Sieć mózgowa

SMNsieć czuciowo-ruchowa

Mówisz na głos: pełna afazja Broki, z niepłynną mową, obejmuje uszkodzenie środkowego i dolnego zakrętu przedśrodkowego (Gupta i Padma Srivastava 2020), kory ruchowej z rdzenia sieci czuciowo-ruchowej (Uddin, Yeo i Spreng 2019). Słyszysz przy tym własny głos, a korę słuchową Yeo i in. zaliczyli do tej sieci, ale sami liczą się z rozmyciem sygnału fMRI między sąsiednimi zakrętami (Yeo i in. 2011).

VISsieć wzrokowa

Czytasz: w obszarach V1–V4, w rdzeniu sieci wzrokowej (Uddin, Yeo i Spreng 2019), położenie litery jest kodowane głównie według miejsca w polu widzenia, a w wyższych obszarach, także w obszarze wzrokowym słów, coraz bardziej według jej pozycji w słowie (Agrawal i Dehaene 2025).

DANsieć grzbietowa uwagi

Piszesz ręcznie: wśród obszarów uznanych za swoiste głównie dla pisania jest lewa bruzda śródciemieniowa z płacikiem ciemieniowym górnym (Planton i in. 2013), rdzeń sieci grzbietowej uwagi (Uddin, Yeo i Spreng 2019).

CNsieć kontroli

Piszesz ręcznie: wśród obszarów uznanych za swoiste głównie dla pisania jest też obszar lewej bruzdy czołowej górnej i środkowego zakrętu czołowego (Planton i in. 2013), wzdłuż którego biegnie rdzeń sieci kontroli (Uddin, Yeo i Spreng 2019). U kilku badanych osób obszary wybiórcze dla języka w lewym dolnym zakręcie czołowym ciasno sąsiadowały z obszarami sieci kontroli (Braga i in. 2020).

DMNsieć domyślna

Słuchasz rozmówczyni: bruzda skroniowa górna reaguje na ludzki głos i język (Pitcher i Ungerleider 2021), a razem z dolnym zakrętem czołowym i środkowym zakrętem skroniowym należy do sieci domyślnej poza jej rdzeniem (Uddin, Yeo i Spreng 2019).

Materiały

Linkują tutaj

Na zajęciach