말하기 입문: 뇌가 단어를 형성하는 방법

요약: 연구자들은 인간의 뇌가 말하기 전에 어떻게 단어를 형성하는지에 대한 획기적인 발견을 했습니다. Neuropixels 센서를 사용하여 뉴런이 언어에서 음성 소리를 표현하고 그룹화하는 방법을 매핑할 수 있었습니다.

이 연구는 언어 생성과 관련된 복잡한 인지 단계를 밝힐 뿐만 아니라 말하기 및 언어 장애 치료에 대한 가능성도 열어줍니다. 이 기술은 인공 언어 보철물을 만들어 신경 장애가 있는 사람들에게 도움이 될 수 있습니다.

중요한 사실:

1. 이 연구는 고급 Neuropixels 센서를 사용하여 뇌의 뉴런 활동을 기록하여 우리가 어떻게 생각하고 단어를 생성하는지 보여줍니다.
2. 연구자들은 뉴런이 말하기와 듣기에 전념하고 있으며 언어 생성과 이해를 위한 별도의 뇌 기능을 드러낸다는 것을 발견했습니다.
3. 이번 발견은 언어 장애에 대한 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있으며, 인공 언어를 위한 뇌-기계 인터페이스의 생성으로 이어질 수 있습니다.

원천: 하버드

하버드 산하 매사추세츠 종합병원 연구진이 진행한 새로운 연구에서는 고급 뇌 기록 기술을 사용하여 인간 뇌의 뉴런이 어떻게 협력하여 사람들이 말하고 싶은 단어를 생각한 다음 음성을 통해 큰 소리로 낼 수 있는지를 보여줍니다.

연구 결과는 자음과 모음과 같은 음성이 말하기 훨씬 전에 뇌에서 어떻게 표상되는지, 그리고 언어 생성 과정에서 이들이 어떻게 연결되는지에 대한 상세한 지도를 제공합니다.

출판된 작품 자연이를 통해 언어 장애에 대한 이해와 치료가 향상될 수 있습니다.

“일반적으로 말하기는 쉬워 보이지만 우리의 두뇌는 자연스러운 말하기 생성에서 우리가 말하고 싶은 단어 생각해내기, 언어적 움직임 계획, 의도한 발화 생성 등을 포함하여 여러 복잡한 인지 단계를 수행합니다”라고 수석 저자인 Zev Williams는 말합니다. MGH 및 하버드 의과대학 신경외과 부교수.

“우리의 뇌는 자연어에서 초당 약 3단어라는 놀라운 속도로 이러한 위업을 수행하며 오류가 거의 없습니다. 그러나 이 위업이 정확히 어떻게 달성되는지는 미스터리로 남아 있습니다.”

뉴로픽셀(Neuropixels)이라는 최첨단 기술을 사용하여 인간 두뇌의 전두엽 영역인 전두엽 피질에 있는 단일 뉴런의 활동을 기록했을 때 Williams와 그의 동료들은 말하는 능력의 기초가 될 수 있는 언어 생성에 관여하는 세포를 확인했습니다. 그는 말한다. 그들은 또한 뇌에 말하고 듣는 데 전념하는 별도의 뉴런 그룹이 있다는 것을 발견했습니다.

Williams는 “인간의 Neuropixels 센서 사용은 MGH에서 처음으로 개척되었습니다.”라고 말했습니다. “이 센서는 놀랍습니다. 인간의 머리카락 너비보다 작지만 수십 또는 수백 개의 개별 뉴런의 활동을 동시에 기록할 수 있는 수백 개의 채널이 포함되어 있습니다.”

Williams는 매사추세츠 종합병원 및 하버드 의과대학의 신경학 교수인 Sidney Cash와 함께 녹음 기술을 개발하기 위해 노력했으며, 그는 또한 연구를 주도하는 데 도움을 주었습니다.

연구는 뉴런이 음소라고 불리는 단순한 말소리부터 음절과 같은 더 복잡한 문자열로의 그룹화에 이르기까지 음성 단어를 구성하는 데 관련된 기본 요소 중 일부를 어떻게 나타내는지 보여줍니다.

예를 들어, 혀가 치아 뒤의 경구개에 닿아서 생성되는 자음 'da'는 '개'라는 단어를 생성하는 데 필요합니다. 연구진은 개별 뉴런을 기록함으로써 소리가 크게 들리기 전에 일부 뉴런이 활성화된다는 사실을 발견했습니다. 다른 뉴런은 소리를 음절로 특정 그룹화하는 것과 같은 단어 구성의 더 복잡한 측면을 반영했습니다.

연구진은 그들의 기술을 통해 개인이 발음하기 전에 어떤 말소리를 발음할지 확실하게 결정하는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. 즉, 과학자들은 단어가 실제로 말하기 전에 생성될 자음과 모음의 조합을 예측할 수 있습니다. 이 능력은 합성 음성을 생성할 수 있는 보철물이나 뇌-기계 인터페이스를 구축하는 데 활용될 수 있으며, 이는 다양한 환자에게 도움이 될 수 있습니다.

“뇌졸중, 외상성 뇌 손상, 종양, 신경 퇴행성 장애, 신경 발달 장애 등을 포함한 광범위한 신경 장애에서 언어 및 언어 네트워크의 중단이 관찰되었습니다.”라고 Williams 연구실의 박사후 연구원인 Arjun Khanna는 말했습니다. 연구원들의. 저것”. 연구의 공동 저자.

“우리의 희망은 말하기와 언어를 가능하게 하는 기본 신경 회로에 대한 더 나은 이해가 이러한 장애에 대한 치료법을 개발할 수 있는 길을 열어주는 것입니다.”

연구자들은 사람들이 말하려는 단어를 선택하는 방법과 뇌가 단어를 문장으로 조합하여 자신의 생각과 감정을 다른 사람에게 전달하는 방법과 관련된 질문을 조사할 수 있는 보다 복잡한 언어 과정을 연구함으로써 작업을 확장하기를 희망합니다. .

음성 및 언어 연구 뉴스 소개

작가: MGH 커뮤니케이션즈
원천: 하버드
의사소통: MGH 커뮤니케이션즈 – 하버드
그림: 이미지 제공: 신경과학 뉴스

원래 검색: 오픈 액세스.
“인간의 음성 생성의 단일 신경 구성 요소“Zev Williams 외. 자연

요약

인간의 음성 생성의 단일 신경 구성 요소

인간은 의미 있는 말을 하기 위해 매우 다양한 언어적 움직임의 조합을 생성할 수 있습니다. 특정 소리 순서를 조정하고, 분할하고, 1초 미만의 시간 단위로 결합하는 이러한 능력을 통해 우리는 수천 개의 단어 소리를 생성할 수 있으며 이는 언어의 기본 구성 요소입니다. 그러나 우리가 말하는 동안 단어를 계획하고 생성하는 기본 세포 단위와 구조는 거의 알려져 있지 않습니다.

여기서 우리는 인간의 피질 기둥 전체를 샘플링할 수 있는 선명한 고밀도 Neuropixels 기록을 사용하여 자연 음성 생성 중 음성 배열 및 선조체 단어 형성에 대한 자세한 정보를 인코딩하는 언어 지배적 전두엽 피질의 뉴런을 발견했습니다.

이 뉴런은 조음 이전 조음 이벤트의 특정 순서와 구조를 나타내며 음성 시퀀스를 별개의 세그먼트로 분할하는 것을 반영합니다. 그들은 또한 다가오는 단어의 음운론, 음절 및 형태론적 구성 요소를 정확하게 예측했으며 시간적으로 순서가 지정된 역학을 보여주었습니다.

종합적으로, 우리는 이러한 세포 혼합물이 대뇌 피질 기둥을 따라 어떻게 광범위하게 구성되는지, 그리고 그들의 활동 패턴이 조음 계획에서 생산으로 어떻게 전환되는지 보여줍니다. 우리는 또한 이러한 세포가 인식 중에 자음과 모음 소리의 세부 구조를 어떻게 안정적으로 추적하는지, 말하기와 관련된 프로세스와 듣기와 관련된 프로세스를 구체적으로 구별하는 방법을 보여줍니다.

함께, 이러한 발견은 인간의 전두엽 뉴런에 의한 음운론적 표현의 현저하게 구조화된 조직과 코딩 폭포를 보여주고 음성 생성을 지원할 수 있는 세포 과정을 보여줍니다.