Hjerneområde som kontrollerer tonehøyde for menneskelig tale avslørt
En ny hjernestudie lokaliserer hjernens region som er ansvarlig for vår evne til å endre stemmen til stemmen vår. Funnene kan bidra til å skape en mer naturlig lydprotese.
Mennesker har en stemmeboks eller strupehode, i motsetning til andre primater.
Som art kan vi produsere flytende tale som kan fremkalle en følelsesmessig respons.
Dette er en gave for arten generelt, men det er en byrde for personer med problemer med strupehodet.
For de som enten er født ute av stand til å snakke eller som mister talen senere i livet, kan det bare hjelpe så mye å bruke en robotanordning.
Stephen Hawking og stemmesynthesizeren er en av de mest bemerkelsesverdige tilfellene av et menneske som bruker en protesisk stemmeboks.
Men selv om fysikeren var i stand til å snakke noe ord i ordboken, kunne ikke maskinen hans legge vekt på bestemte ord eller gi inntrykk av at Hawking stilte et spørsmål i stedet for bare å si en uttalelse.
En gruppe forskere har anerkjent potensialet for en enhet som kan gi dem uten en fungerende stemmeboks en realistisk klingende stemme.
Teamet - basert ved University of California, San Francisco - har startet de første trinnene mot en slik oppdagelse ved å bestemme hvilket område av hjernen som er ansvarlig for å kontrollere tonehøyde i menneskelig tale.
Betydningen av tonehøyde
Pitch lar oss formidle stemning eller vekt når vi snakker. Høye og lave tonehøyder skapes av vibrasjon av stemmebånd. Disse blir igjen styrt av spenninger i brettene som kommer fra bøyende muskler, noe som forårsaker en raskere vibrasjon.
Studien, som ble publisert i tidsskriftet Celle, rettet mot å se hvilke hjerneområder som ble aktivert når forskjellige tonehøyder ble opprettet. Dette kan bare gjøres ved å studere hjernen til folk når de snakker i sanntid.
Heldigvis er seniorforfatter Dr. Edward F. Chang en nevrokirurg som jobber med en rekke pasienter med epilepsi. Noen av pasientens hjerner er utstyrt med små elektroder som kan bidra til å bestemme opprinnelsen til et anfall.
Ved å bruke den samme påvisningsmetoden, som er kjent som elektrokortikografi, rekrutterte forskerne frivillige fra denne gruppen av epilepsipasienter.
De ble alle bedt om å gjenta følgende setning: "Jeg sa aldri at hun stjal pengene mine." Hver gang ble deltakerne bedt om å legge vekt på et annet ord for å endre setningens betydning (og stemmen til stemmen).
Ved å studere hjerneaktivitet nøye, fant teamet at nevroner i et bestemt hjerneområde - dorsal laryngeal motor cortex - ble aktivert når tonehøyde ble endret. Da banen ble høyere, viste området mer aktivitet.
I tillegg til å undersøke aktivitet, stimulerte forskere også nevroner i dette området elektrisk. Dette fikk strupehodemuskulaturen til å bøye seg og til og med førte til en vokal respons hos noen pasienter.
Deltakerne opplevde også å lytte tilbake til sine egne stemmer, noe som forårsaket en respons i ryggområdet.
Utvikler proteser
Resultatene kan hjelpe forskere til å finne ut hvordan den menneskelige hjerne klarer å etterligne andres stemmer.
Selvfølgelig vil dette gå noen vei mot å forklare hvordan hjernen til etterlignere fungerer, men det har større betydning; det kan hjelpe å konstruere en protesisk stemmeboks som gir pasientene en naturlig stemme, slik at de kan snakke på en mer realistisk og mindre ensformig måte.
“Du vil virkelig ha en protese som bærer det emosjonelle innholdet i taleren. Det er ikke nok å bare fange ordene, fordi så mye av det vi kommuniserer er hvordan vi sier noe. "
Hovedforfatter Benjamin Dichter
Forskerne er ikke ferdige ennå. Sammen med å studere hvordan en slik protese kan utvikles, ser de også på å "reversere" hjernens tonehøyde-kontroll.
Dette betyr å prøve å forutsi hvilket ord som blir vektlagt bare ved å studere hjernens nevrale aktivitet.
En ting er tydelig: det er mye mer å lære om den menneskelige stemmen.
