Кора головного мозга и нейронные сети речи и языка

Кора головного мозга и ее соединительные пути образуют нейронные сети, которые планируют, производят, воспринимают и понимают речь и язык. Классические модели, сосредоточенные на дискретных лобных и височных областях языка, уступили место крупномасштабным сетевым концепциям, в которых дорсальные и вентральные корковые потоки, связанные трактами белого вещества, обеспечивают обработку от звука к артикуляции и от звука к значению.

Definition

Корковые области и их соединительные пути белого вещества, которые составляют распределенные нейронные сети, поддерживающие производство, восприятие и понимание речи и языка.

Scope

Эта тема охватывает корковые области и соединительные тракты, участвующие в речи и языке, историческую Брока-Вернике структуру, а также современные двухпотоковые и сетевые модели. Это справочная нейроанатомия и нейрофизиология, которая лежит в основе понимания коммуникации; это не руководство по диагностике или лечению афазии или других нейрогенных нарушений коммуникации.

Core questions

• Какие корковые области и пути участвуют в речи и языке?
• Как дорсальные и вентральные потоки обработки распределяют работу речи и языка?
• Как модель языка в мозге сместилась от локализованных центров к распределенным сетям?

Key concepts

• Зоны Брока и Вернике
• Дорсальные и вентральные потоки обработки
• Дугообразный пучок (arcuate fasciculus) и тракты белого вещества, связанные с языком
• Гемисферная латерализация языка
• Сопоставление звука со значением и звука с артикуляцией
• Обратная связь в коре головного мозга для контроля речи

Key theories

Двухпотоковая модель обработки речи

Корковая обработка речи организована в основном в билатеральный вентральный поток, который сопоставляет речевой звук со значением, и леводоминантный дорсальный поток, который сопоставляет речевой звук с артикуляционно-моторными представлениями, интегрируя восприятие с производством.

Сетевая (коннекционистско-анатомическая) модель языка

Основываясь на классической Брока-Вернике структуре, язык моделируется как набор взаимодействующих корковых областей, связанных дорсальными и вентральными трактами белого вещества, так что функция зависит от сети и ее связности, а не от изолированных центров.

Mechanisms

В современных представлениях поступающая речь анализируется в верхней височной коре, а затем направляется по двум потокам: вентральному потоку к средним и нижним височным областям, который сопоставляет звук со значением, и дорсальному потоку через теменные и задние лобные области, который сопоставляет звук с артикуляционными представлениями для поддержки производства и вербальной рабочей памяти. Эти области связаны трактами белого вещества, включая дугообразный пучок (arcuate fasciculus) и другие дорсальные и вентральные пути, целостность которых, как показывают интраоперационные стимуляционные и трактографические исследования, имеет значение для языка. Во время речи лобные и височные области взаимодействуют для планирования артикуляции и мониторинга слуховой и соматосенсорной обратной связи, что отражено в вычислительных моделях, основанных на нейровизуализации. Язык обычно латерализован, чаще всего в левом полушарии.

Clinical relevance

Эта нейроанатомия является основой для понимания того, как речь и язык организованы в мозге и, соответственно, как приобретенное повреждение мозга может влиять на коммуникацию. Тема описывает нормальную структуру и функцию; она не является основой для диагностики или лечения нейрогенных нарушений коммуникации у отдельного человека.

Evidence & guidelines

Доказательства в этой теме получены из исследований поражений, интраоперационной электрической стимуляции, нейровизуализации и трактографии, а не из клинических испытаний. Исследования стимуляционного картирования помогли определить кортикальную и подкорковую связность семантической и фонологической обработки, уточняя чисто корковые модели языка.

History

Клинико-патологические работы XIX века локализовали речевой вывод в нижней лобной коре, а понимание — в задней височной коре; эта концепция позднее была синтезирована Гешвиндом в коннекционистскую модель. Нейровизуализация и трактография с конца XX века переосмыслили язык как распределенные дорсальные и вентральные сети, сохраняя при этом понимание того, что соединительные пути так же важны, как и области, которые они связывают.

Key figures

• Norman Geschwind
• Gregory Hickok
• David Poeppel
• Angela Friederici
• Hugues Duffau

Seminal works

• geschwind-1970
• hickok-poeppel-2007
• friederici-2011

Frequently asked questions

Контролируются ли речь и язык только двумя областями мозга?

Классическая модель подчеркивала зоны Брока и Вернике, но современные данные описывают речь и язык как распределенные сети корковых областей, соединенных трактами белого вещества, организованные в дорсальные и вентральные потоки обработки.

Что такое двухпотоковая модель речи?

Она предполагает, что мозг обрабатывает речь по двум путям: вентральный поток, который сопоставляет звук со значением, и дорсальный поток, который сопоставляет звук с артикуляционными представлениями, связывая восприятие с производством.