تصویربرداری عصبی ارتباط پنهان میان لایه‌های مغز را حین خواندن، آشکار کرد

زبان مناطق بسیار مختلفی از مغز را درگیر می‌کند. محققان موسسه روان شناسی زبان مکس پلانک و موسسه داندرز در دانشگاه رادبود، ارتباط پنهان میان لایه‌های مغز را حین خواندن، کشف کردند.

چگونه زبان در مغز بازنمایی می‌شود؟ از آن جایی که زبان مناطق بسیاری از سراسر مغز را درگیر می‌کند و این مناطق به صورتی پویا با یکدیگر در ارتباط هستند، پاسخ به این سوال چالش برانگیز است. برای نمونه، زمانی که مردم کلمه‌ای را می‌خوانند برای تشخیص حروف به صورت "پایین به بالا یا bottom-up " (سطح پایینتر) اطلاعات بینایی را، و برای تشخیص کلمه و بازیابی معنای آن از حافظه به صورت "بالا به پایین یا 'top-down " (سطح بالاتر) اطلاعات شناختی را ترکیب می‌کنند. اندازه گیری مسیرهای اطلاعاتی بالا به پایین و پایین به بالا با روش‌های غیرتهاجمی (بدون نیاز به باز کردن مغز) مشخصا دشوار است.

یک گروه تحقیقاتی قصد داشتند شبکه خواندن مغز را در سطحی دقیق‌تر بررسی کنند. آن‌ها از MRI هفت تسلا در موسسه Erwin L Hahn برای تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی-لایه‌ای (lfMRI) استفاده کردند تا فعالیت را در اعماق مختلف "لایه‌های" مغز-معمولا آن‌هایی که دقیقا کنار یکدیگر قرار دارند و از یک میلی متر کوچکترهستند، اندازه گیری کنند. اندازه گیری این سطح حائز اهمیت است، زیرا لایه‌ها می‌توانند به جهت سیگنال‌ها مربوط باشند. لایه‌های عمیق با اطلاعات بالا به پایین مرتبط‌ هستند، درحالی که لایه‌های میانی با اطلاعات پایین به بالا همراهند. تنها fMRI لایه‌ای به اندازه‌ای حساس است که بتواند لایه‌های عمیق‌تر مغز را تشخیص دهد. آیا با استفاده از این تکنیک جدید محققان قادر خواهند بود جریان بالا به پایین اطلاعات به لایه‌های عمیق‌تر مغز را هنگام خواندن کلمات بیابند؟

محققان برای پاسخ به این سوال شبه کلمه‌هایی مانند "rorf" و "bofgieneer" ایجاد کردند تا با کلمات واقعی مانند "zalm" (salmon) و "batterij" (battery) مقایسه شوند. شبه کلمات، کلمات "ممکنی"‌هستند که وجود ندارند؛ آن‌ها قابل تلفظ و بنابراین "قابل خواندن" هستند. از بیست و دو سخنران بومی هلندی خواسته شد کلمات و شبه کلمات را درحالی که مغزشان اسکن می‌شد، به آرامی بخوانند. همچنین توالی‌هایی غیرقابل خواندن با حروفی همراه با فونت نادرست و مشابه حروف موجود ایجاد شدند که به شرکت کنندگان نشان داده شد. تکلیف صرفا بدین صورت بود که اگر موارد نشان داده شده کلمات واقعی بودند، دکمه‌ای باید فشار داده می‌شد.

محققان با مقایسه فعالیت مغز برای موارد قابل خواندن (کلمات و شبه کلمات) و موارد غیرقابل خواندن (فونت نادرست)، توانستند ناحیه خواندن مغز را مجزا کنند. این ناحیه همچنین به عنوان "ناحیه شکل بصری کلمه" (visual word form area VWFA) شناخته می‌شود و در لوب گیجگاهی (قشر بینایی-گیجگاهی چپ) قرار دارد. در مرحله بعد، محققان مستقیما کلمات و شبه کلمات را مقایسه کردند تا VWFA را بیشتر کاوش کنند. اطلاعات حسی بالا به پایین برای هر دو مورد (کلمات و شبه کلمات) لازم بود تا زنجیره حروف تشخیص داده شود. اما آیا اطلاعات بالا به پایین از نواحی زبان، همانطور که مشاهده شد، برای تمییز کلمات و شبه کلمات مورد نیاز است؟

محققان متوجه شدند که در لایه‌های عمیق VWFA فعالیت برای کلمات نسبت به شبه کلمات شدیدتر است. این فعالیت به علت برون فکنی‌های بالا به پایین از مناطق سطح بالاتر زبان (جایروس میانی گیجگاهی چپ (IMTG) و جایروس میانی-پشتی گیجگاهی چپ (IpMTG)) در مغز بود. این‌ها مناطق مغزی شناخته شده‌ای برای زبان هستند که در بازیابی کلمات و معنای آن‌ها نقش دارند. درمقابل، محققان متوجه شدند که کاهش فعالیت در لایه میانی و ناحیه خواندن، نشان دهنده این است که لایه عمیق، فعالیت لایه میانی حین خواندن را سرکوب می‌کند. fMRI مرسوم این تفاوت‌های ظریف را تشخیص نمی‌دهد، و تنها fMRI لایه‌ای به فعالیت ویژه‌ی لایه حساس است.

پیتر هاگورت، مدیر موسسه روان شناسی زبان مکس پلانک بیان کرد:«این یک موفقیت بزرگ برای تمام تحقیقات تصویربرداری است. ما برای اولین بار پروفایل‌های مختلف فعال سازی را برای لایه‌های مختلف قشر مغز ایجاد کردیم، و متوجه شدیم چگونه این الگوی بالا به پایین بر پردازش مغزی اثر می‌گذارد. این یافته پیامدهای بسیار گسترده‌ای برای تصویربرداری عصب-شناختی دارد و دانش ما را از شبکه‌های مغزی گسترش می‌دهد».

منبع:Medicalxpress