Mozak dekodira ton pre reči: Novo otkriće poboljšava terapiju za autizam, poremećaje u govoru i razvoj AI

Naučnici su otkrili da Hešlova vijuga, deo mozga koji se ranije smatrao odgovornim isključivo za ranu obradu zvuka, zapravo igra ključnu ulogu u prepoznavanju značenja kroz ton govora, odnosno prozodiju. Ovo otkriće menja dosadašnje razumevanje načina na koji mozak obrađuje govor, pokazujući da se suptilne varijacije u tonu dekodiraju kao posebni lingvistički signali mnogo ranije nego što se mislilo, piše Neuroscience news.

Istraživači su pratili moždanu aktivnost kod pacijenata sa epilepsijom, koji su imali implantirane elektrode duboko u mozgu, i otkrili da Hešlova vijuga kodira naglaske u tonu nezavisno od zvuka reči. To znači da mozak ne samo da prepoznaje ton govora, već ga odmah koristi za interpretaciju značenja, pre nego što uopšte obradi konkretne reči.

Preporučujemo

Ovo istraživanje, objavljeno 3. marta 2025. u prestižnom časopisu Nature Communications, moglo bi imati značajan uticaj na govoroterapiju, razvoj veštačke inteligencije za prepoznavanje glasa i razumevanje jezičkih poremećaja.

Poznata izreka "Nije važno šta kažeš, već kako to kažeš" sada dobija naučnu potvrdu. Kada razgovaramo, često koristimo promene u tonu da bismo naglasili važnost, emociju ili značenje rečenice. Na primer, rečenica "Stvarno?" može biti iskazana kao pitanje, izraz neverice ili ironičan komentar – sve zavisi od tona.

Do sada se smatralo da se ovi aspekti govora obrađuju kasnije u govornim centrima mozga, pre svega u superiornoj temporalnoj vijugi, koja je poznata po svojoj ulozi u prepoznavanju jezika. Međutim, novo istraživanje pokazuje da mozak prepoznaje prozodiju i koristi je za interpretaciju značenja mnogo ranije nego što se mislilo.

- Ovi nalazi redefinišu naše razumevanje arhitekture govorne percepcije - rekao je Bharat Čandrasekaran, profesor i predsedavajući Odeljenja za komunikacione nauke i poremećaje na Univerzitetu Nortvestern, koji je bio jedan od vodećih istraživača studije.

- Decenijama proučavamo kako mozak apstrahuje govor, ali ovo je prva studija koja istražuje kako mozak obrađuje suptilne varijacije u tonu koje nose značenje – navodi autor studije.

Istraživanje je sprovedeno na 11 adolescentnih pacijenata sa teškom epilepsijom, koji su tokom lečenja imali ugrađene elektrode direktno u regije mozga ključne za obradu govora. Ovakav način snimanja aktivnosti mozga omogućio je istraživačima da precizno prate kako mozak reaguje na govor u realnom vremenu.

- Tipično, istraživanja u oblasti komunikacije i lingvistike oslanjaju se na neinvazivne metode snimanja moždane aktivnosti, koje su pristupačne, ali ne i precizne. Naša saradnja između neurohirurga i neuroistraživača omogućila nam je da prikupimo visokokvalitetne podatke o moždanoj aktivnosti koje ne bismo mogli dobiti drugačije - objasnio je Tejlor Abel, šef dečije neurohirurgije na Univerzitetu u Pitsburgu.

Da bi proučili kako mozak interpretira melodiju govora, pacijenti su slušali audio-knjigu "Alisa u Zemlji čuda", dok su naučnici merili moždanu aktivnost u više regija mozga.

Podaci dobijeni intracerebralnim snimcima aktivnosti mozga pokazali su da Hešlova vijuga ne samo da prepoznaje promene u tonu, već ih interpretira kao posebne lingvističke jedinice, odvojene od zvukova reči.

- Naša studija osporava dugogodišnje pretpostavke o tome kako i gde mozak prepoznaje prirodnu melodiju govora, te suptilne promene u tonu koje pomažu u prenošenju značenja i namere," kaže G. Najk Gnanataja sa Univerziteta Viskonsin-Medison.

Naučnici su takođe otkrili da, iako se naglasci u tonu menjaju svaki put kada govorimo, mozak ih stabilno prepoznaje i koristi kao pouzdane signale za razumevanje govora.

Ono što je posebno zanimljivo jeste da slični eksperimenti sprovedeni na primatima nisu pokazali isti efekat. Njihov mozak je bio sposoban da prepozna promene u tonu, ali nije ih apstrahovao kao posebne lingvističke signale, što potvrđuje da je ljudska sposobnost razumevanja prozodije jedinstvena.

Razumevanje toga kako mozak obrađuje prozodiju moglo bi imati velike praktične primene poput napretka u govoroterapiji, gde nova saznanja mogu poboljšati terapije za ljude sa govorno-jezičkim poremećajima, uključujući autizam, disprozodiju nakon moždanog udara i disleksiju, Unapređenje veštačke inteligencije. Naime, AI sistemi za prepoznavanje glasa mogli bi bolje razumeti ljudski govor ako nauče da obrađuju ton i naglaske kao što to radi ljudski mozak, i na kraju dublje razumevanje ljudske komunikacije, pošto ova studija dodatno naglašava koliko je jezik jedinstvena ljudska sposobnost.

Otkriće da mozak dekodira ton govora kao smislenu informaciju pre nego što obradi značenje reči menja dosadašnje razumevanje govorne percepcije. Hešlova vijuga, za koju se ranije smatralo da samo obrađuje zvuk, zapravo igra ključnu ulogu u tumačenju značenja kroz prozodiju.

Ovo istraživanje ne samo da doprinosi fundamentalnom razumevanju jezika i mozga, već otvara vrata novim terapijama, naprednijim AI sistemima i boljem razumevanju ljudske komunikacije.

(Telegraf Nauka / Neuroscience news)