روش‌های نقشه برداری مغز در مطالعات زبان

سخنران: دکتر نرگس رادمان

عضو هیئت علمی پژوهشکدۀ علوم شناختی پژوهشگاه دانش های بنیادی (IPM)

ارائه شده در تاریخ: ۱۲ آذر ماه ۱۳۹۹

گزارش کوتاه:

اولین نشست کارگروه عصب- روان‌شناسی زبان شاخه دانشجویی نقشه برداری مغز ایران در تاریخ 12 آذر 1399 به‌صورت مجازی با سخنرانی دکتر نرگس رادمان، عضو هیات علمی پژوهشکده علوم شناختی، پژوهشگاه دانشهای بنیادی (IPM) در آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز برگزار شد.

موضوع این نشست روش‌های نقشه برداری مغز در مطالعات زبان با تأکید بر مطالعات رفتاری، و تمرکز بر روش‌های EEG/ERP، MRI (fMRI/ Structural MRI)، TMS، tDCS و Eyetracker بود. ضمن بحث و بررسی این موضوع، در انتها به سوالات علمی دانشجویان نیز پاسخ داده شد. در پایان نشست، نیره جودی دبیر کارگروه عصب – روانشناسی زبان به معرفی برنامه‌های این کارگروه پرداخت و به اهداف و فعالیت‌های 9 ماه آینده اشاره کرد.

شرکت در نشست‌های علمی شاخه دانشجویی نقشه برداری مغز ایران برای عموم علاقه‌مندان آزاد است. متقاضیان در صورت وجود هرگونه سوال در رابطه با نشست و یا اعلام حضور در نشست می‌توانند از طریق آدرس الکترونیکی IBMS@NBML.ir اقدام کنند و یا به گزینۀ شاخه دانشجویی در وبسایت آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز مراجعه نمایند.

گزارش مفصل:

اولین نشست کارگروه عصب- روان‌شناسی زبان شاخه دانشجویی نقشه برداری مغز ایران در تاریخ 12 آذر 1399 به‌صورت مجازی با سخنرانی دکتر نرگس رادمان، عضو هیات علمی پژوهشکده علوم شناختی، پژوهشگاه دانش‌های بنیادی (IPM) در آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز برگزار شد.

موضوع این نشست روش‌های نقشه برداری مغز در مطالعات زبان با تأکید بر مطالعات رفتاری، و تمرکز بر روش‌های EEG/ERP، MRI (fMRI/ Structural MRI)، TMS، tDCS و Eyetracker بود. ابتدا بر اهمیت مطالعات رفتاری در پژوهش‌های زبانی اشاره شد. تاکید بر این موضوع که بیشتر مدل‌های روش‌شناسی در مطالعات روان‌شناسی زبان مبتنی آزمایش‌های رفتاری است. به‌طوری که به آزمودنی‌ها همواره مجموعه‌ای از محرک‌های زبانی ارائه می‌شود (محرک‌های شنیداری، دیداری، حل مسئله، خواندن کلمه با صدای بلند و...) و از آنها خواسته می‌شود که باتوجه به آن‌ها تکلیف خاصی را انجام دهند. همچنین، نمونه‌هایی از طراحی تسک‌های زبانی و اثر priming به‌صورت واژه و تصویر، همچنین priming در جملات نحوی (سوالی، معلوم و مجهول)، در قالب جمله ارائه شد.

در راستای تأکید بر مطالعات رفتاری مقالۀ مهمی با نام The importance of task design and behavioral control for understanding the neural basis of cognitive functions نوشتۀ Christopher R Fetsch که در سال 2016 منتشر شده است، معرفی شد که به علاقمندان توصیه می‌شود.

یکی از روش‌های نقشه برداری مغز در مطالعات زبانی که امروز بسیار مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از تکنینک EEG به همراه ERP است. EEG دارای شفافیت و دقت زمانی بسیار مناسبی است. ERP به واسطه‌ی ثبت EEG آزمودنی‌ها و به دست آوردن میانگین پاسخ مغز به رویداد یا ارائۀ محرک‌ها به دست می آیند. متداول‌ترین مؤلفه‌های زبانی ERP شامل P300 و P600 در مطالعات مربوط به نحو، همچنین N400 در مطالعات معنایی هستند. منظور از N400 این است که موج بزرگ منفی‌ای بعد از 400 میلی ثانیه در EEG ظاهر می‌شود که نشان دهندۀ اختلال در ساختار معنایی محرک است.

علاقمندان برای مطالعه‌ی بیشتر می‌توانند به مقالۀ با نام Language selection in bilinguals: a spatio-temporal analysis of electric brain activity که در سال 2007 منتشر شده است، مراجعه کنند.

یکی دیگر از روش‌های نقشه برداری مغز در مطالعات زبانی که به آن اشاره شد، fMRI است. اکسیژن توسط هموگلوبین به سلول های عصبی تحویل داده می‌شود. وقتی فعالیت نورونی افزایش می‌یابد، تقاضای سلول های عصبی برای اکسیژن بالا می رود، در نتیجه جریان خون در محل فعالیت نورون‏ها افزایش می‌یابد. هموگلوبین حاوی اکسیژن خاصیت مغناطیسی دارد. این ویژگی خون باعث ایجاد تفاوت کوچک در سیگنال تشدید مغناطیسی (MR) می‌شود. از آنجا که میزان اکسیژن خون بسته به سطح فعالیت سلول‌های عصبی تغییر می‌کند، می‏توان از این تغییرات برای ثبت فعالیت مغزی استفاده کرد. از آنجا که در این نوع تصویربرداری فعالیت مغزی ثبت می‌شود، به آن تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI) گفته می‌شود. علاقمندان برای مطالعه‌ی بیشتر می‌توانند به مقاله‌ی Lexical-semantic search under different covert verbal fluency tasks: an fMRI study که در سال 2017 منتشر شده است، مراجعه کنند.

یکی دیگر از روش‌های نقشه‌برداری VOXEL-BASED LESION SYMPTOM MAPPING است. در این روش پژوهشگر روی تعداد زیادی بیمار و شواهد پزشکی آنها در پژوهش زبانی خود کار می‌کند؛ مثلا بالای 100 بیمار، که ضایعه‌ای مغزی مثل تومور یا سکتۀ stroke دارند و از این بیماران با اهداف درمانی تصویر CT یا fMRI در دست است. با گذاشتن همه تصاویر روی هم، می‌توان با انجام mapping ضایعه را به عنوان نقطه مشترک پیدا کرد. برای مطالعۀ بیشتر می‌توانید به مقالۀ Partly segregated corticosubcortical pathways support phonologic and semantic verbal fluency: A lesion study که درسال 2016 منتشر شده است، مراجعه کنید.

یکی دیگر از روش‌های نقشه برداری مغز در مطالعات زبانی که به آن اشاره شد، TMS است. TMS مخفف (Transcranial Magnetic Stimulation) یا تحریک مغناطیسی فراجمجمه‌ای است، که روشی غیر تهاجمی برای مطالعه مغز محسوب می‌شود. دستگاه TMS با تولید میدان مغناطیسی در حدود 3 تسلا، در زمان بسیار کوتاه (در حد میلی ثانیه)، به روش القا می‌تواند میدان الکتریکی در قشر مغز ایجاد کند. با استفاده از TMS می توان امواج تک‌فازی Monophasic یا دوفازی Biphasic تولید کرد و در تحریک مکرر (rTMS) فرکانس‌های متفاوتی از آن را به صورت مهار یا تحریک اعمال کرد. طبق مطالعات انجام شده، فرکانس‌های در حد 1Hz مهاری و فرکانس های بالاتر از 5Hz ناحیه هدف را تحریک می‌کند. از این روش می‌توان برای درمان بیماری‌های مختلف مانند افسردگی، تینیتوس، دردهای مزمن و ... استفاده کرد. مقاله‌ی The neurophysiology of language: Insights from non-invasive brain stimulation in the healthy human brain نمونۀ خوبی برای مطالعات زبانی در TMS است که در سال 2015 منتشر شده است.

tDCS یکی دیگر از روش‌های غیرتهاجمی است، تحریک جدار جمجمه ای با جریان مستقیم (tDCS)، نوعی درمان غیر تهاجمی است که طی آن جریان مستقیم بسیار ضعیفی (1 تا 3 میلی آمپر) را بر پوست سر وارد می‌کنند. از آنجا که جریان مستقیم با تکانه‌های گسسته، به قطبی سازی و نه تحریک می‌پردازد، فعالیت آن مستقیما به شلیک پتانسیل عمل درسلول‌های قشر نمی‌انجامد. برای مطالعۀ بیشتر می‌توانید به مقاله‌ی Dorsolateral Prefrontal Transcranial Direct Current Stimulation Modulates Language Processing but Does Not Facilitate Overt Second Language Word Production که سال 2018 منتشر شده است، مراجعه کنید.

آخرین روش‌ نقشه برداری مغز در مطالعات زبانی که به آن در این نشست اشاره شد، Eyetracker بود. ردیابی چشمی روشی برای مطالعه و تحقیق برروی این است که شخص به کجا نگاه می‌کند. مغز انسان به صورت خودکار، چشم‌ها را به سمتی می‌دوزد که توجه را جلب کرده و حاوی اطلاعات ارزشمندی است. بنابراین با ردیابی مسیر چشم فرد، می‌توان اطلاعاتی را دریافت کرد که مغز در آن لحظه پردازش می‌کند. در Eyetracker می‌توان نقطه و جهت تثبیت چشم و مسیر حرکت میان این نقاط، توجه و جهت آن، وضعیت چشم و قرار گرفتن مردمک، شناسایی کاربر، پلک زدن‌ها ، ردگیری حرکت چشم برروی صفحۀ نمایشگر و یا در دنیای واقعی، تغییرات اندازه مردمک و ساکادها دامنه و سرعت ساکاد را مورد بررسی قرار داد. از ردیابی چشمی بیشتر در مطالعات زبانی در حوزۀ sentence reading استفاده می‌شود. همچنین، مقایسه‌ی سیستم خواندن راست به چپ یا چپ به راست کاربرد بسیار بالایی دارد.

ضمن بحث و بررسی این موضوع، در انتها به سوالات علمی دانشجویان نیز پاسخ داده شد. همچنین، در پایان جلسه خانم دکتر رادمان دو سوال از مباحث مطرح شده در نشست طرح کردند و به دونفر از کسانی که پاسخ درست ارائه کنند، 1 ساعت استفاده رایگان از خدمات آزمایشگاه تعلق گرفته شد.

در پایان نشست، نیره جودی دبیر کارگروه عصب – روانشناسی زبان به معرفی برنامه‌های این کارگروه پرداخت و به اهداف و فعالیت‌های 9 ماه آینده اشاره کرد. شرکت در نشست‌های علمی شاخه دانشجویی نقشه برداری مغز ایران برای عموم علاقه‌مندان آزاد است. متقاضیان در صورت وجود هرگونه سوال در رابطه با نشست و یا اعلام حضور در نشست می‌توانند از طریق آدرس الکترونیکی IBMS@NBML.ir اقدام کنند و یا به گزینۀ شاخه دانشجویی در وبسایت آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز مراجعه نمایند.

فاطمه سعادت‌پور: دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد زبان‌شناسی دانشگاه فردوسی مشهد