Introduction à la parole : Comment le cerveau forme les mots

résumé: Des chercheurs ont fait une découverte révolutionnaire sur la manière dont le cerveau humain forme les mots avant de parler. En utilisant des capteurs Neuropixels, ils ont pu cartographier la façon dont les neurones représentent et regroupent les sons de la parole dans le langage.

Cette étude met non seulement en lumière les étapes cognitives complexes impliquées dans la production de la parole, mais ouvre également des possibilités pour le traitement des troubles de la parole et du langage. Cette technologie pourrait conduire à la création de prothèses artificielles de la parole, bénéficiant aux personnes souffrant de troubles neurologiques.

Faits marquants:

1. L’étude utilise des capteurs Neuropixels avancés pour enregistrer les activités des neurones du cerveau, montrant ainsi comment nous pensons et produisons des mots.
2. Les chercheurs ont découvert que les neurones sont dédiés à la fois à la parole et à l’écoute, et révèlent des fonctions cérébrales distinctes pour la production et la compréhension du langage.
3. Les résultats pourraient aider à développer des traitements pour les troubles de la parole et du langage et conduire à la création d’interfaces cerveau-machine pour la parole artificielle.

source: Harvard

Utilisant des techniques avancées d'enregistrement cérébral, une nouvelle étude menée par des chercheurs du Massachusetts General Hospital, affilié à Harvard, montre comment les neurones du cerveau humain travaillent ensemble pour permettre aux gens de penser aux mots qu'ils veulent dire, puis de les produire à voix haute par la parole.

Les résultats fournissent une carte détaillée de la manière dont les sons de la parole, tels que les consonnes et les voyelles, sont représentés dans le cerveau bien avant qu'ils ne soient prononcés, et de la manière dont ils sont liés entre eux au cours de la production du langage.

Ouvrage publié dans natureCela peut conduire à des améliorations dans la compréhension et le traitement des troubles de la parole et du langage.

« Bien que parler semble normalement facile, notre cerveau effectue de nombreuses étapes cognitives complexes dans la production naturelle de la parole, notamment trouver les mots que nous voulons dire, planifier les mouvements verbaux et produire les énoncés souhaités », explique l'auteur principal Zev Williams. Professeur agrégé de neurochirurgie au MGH et à la Harvard Medical School.

« Notre cerveau accomplit ces exploits à une vitesse incroyable – environ trois mots par seconde dans le discours naturel – et avec remarquablement peu d'erreurs. Cependant, la manière exacte dont cet exploit est réalisé reste un mystère. »

Lorsqu'ils ont utilisé une technologie de pointe appelée Neuropixels pour enregistrer les activités de neurones uniques dans le cortex préfrontal, une zone frontale du cerveau humain, Williams et ses collègues ont identifié des cellules impliquées dans la production du langage qui pourraient être à l'origine de la capacité de parler. Il parle. Ils ont également découvert qu’il existe des groupes distincts de neurones dans le cerveau dédiés à la parole et à l’écoute.

« L'utilisation de capteurs Neuropixels chez l'homme a été lancée pour la première fois au MGH », a déclaré Williams. « Ces capteurs sont remarquables : ils sont plus petits que la largeur d'un cheveu humain, mais ils contiennent également des centaines de canaux capables d'enregistrer simultanément l'activité de dizaines, voire de centaines de neurones individuels. »

Williams a travaillé au développement des techniques d'enregistrement avec Sidney Cash, professeur de neurologie au Massachusetts General Hospital et à la Harvard Medical School, qui a également contribué à diriger l'étude.

La recherche montre comment les neurones représentent certains des éléments de base impliqués dans la construction des mots parlés – depuis les simples sons de la parole appelés phonèmes jusqu'à leur regroupement en chaînes plus complexes telles que les syllabes.

Par exemple, la consonne « da », qui est produite en touchant avec la langue le palais dur derrière les dents, est nécessaire pour produire le mot « chien ». En enregistrant des neurones individuels, les chercheurs ont découvert que certains neurones deviennent actifs avant que ce son ne soit prononcé à haute voix. D'autres neurones reflétaient des aspects plus complexes de la construction des mots, tels que le regroupement spécifique des sons en syllabes.

Grâce à leur technique, les chercheurs ont montré qu’il est possible de déterminer de manière fiable quels sons de parole les individus prononceront avant de les prononcer. En d’autres termes, les scientifiques peuvent prédire la combinaison de consonnes et de voyelles qui sera produite avant que les mots ne soient réellement prononcés. Cette capacité pourrait être exploitée pour construire des prothèses ou des interfaces cerveau-machine capables de produire une parole synthétique, ce qui pourrait bénéficier à un large éventail de patients.

« Des perturbations dans les réseaux de la parole et du langage ont été observées dans un large éventail de troubles neurologiques, notamment les accidents vasculaires cérébraux, les traumatismes crâniens, les tumeurs, les troubles neurodégénératifs, les troubles neurodéveloppementaux, etc. », a déclaré Arjun Khanna, chercheur postdoctoral au laboratoire Williams et l'un des chercheurs. des chercheurs. Co-auteur de l'étude.

« Nous espérons qu'une meilleure compréhension des circuits neuronaux de base qui permettent la parole et le langage ouvrira la voie au développement de traitements pour ces troubles. »

Les chercheurs espèrent étendre leurs travaux en étudiant des processus linguistiques plus complexes qui leur permettront d'étudier des questions liées à la manière dont les gens choisissent les mots qu'ils ont l'intention de dire et à la manière dont le cerveau assemble les mots en phrases qui transmettent les pensées et les sentiments d'une personne aux autres. .

À propos de la recherche sur la parole et le langage

auteur: Communications HGM
source: Harvard
communication: MGH Communications – Harvard
image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Composants neuronaux uniques de la production de la parole chez l'homme« Par Zev Williams et al. nature

un résumé

Composants neuronaux uniques de la production de la parole chez l'homme

Les humains sont capables de générer des combinaisons de mouvements verbaux extraordinairement divers pour produire un discours significatif. Cette capacité à coordonner des séquences sonores spécifiques, à les segmenter et à les conjuguer sur des échelles de temps inférieures à la seconde, nous permet de produire des milliers de sons de mots et constitue un élément fondamental du langage. Cependant, les unités et structures cellulaires de base par lesquelles nous planifions et produisons des mots pendant la parole restent largement inconnues.

Ici, en utilisant des enregistrements Neuropixels nets et à haute densité capables d'échantillonner la colonne corticale chez l'homme, nous avons découvert des neurones dans le cortex préfrontal à dominante linguistique qui codaient des informations détaillées sur l'arrangement phonétique et la formation des mots striataux au cours de la production naturelle de la parole.

Ces neurones représentent l'ordre et la structure spécifiques des événements articulatoires avant l'articulation et reflètent la segmentation des séquences vocales en segments distincts. Ils ont également prédit avec précision les composantes phonologiques, syllabiques et morphologiques des mots à venir et ont montré une dynamique ordonnée dans le temps.

Collectivement, nous démontrons comment ces mélanges de cellules sont largement organisés le long de la colonne corticale et comment leurs schémas d'activité passent de la planification articulatoire à la production. Nous montrons également comment ces cellules suivent de manière fiable la structure détaillée des sons des consonnes et des voyelles au cours de la perception et comment elles distinguent spécifiquement les processus liés à la parole de ceux liés à l'écoute.

Ensemble, ces résultats révèlent une organisation remarquablement structurée et une cascade de codage des représentations phonologiques par les neurones préfrontaux chez l'homme et démontrent un processus cellulaire capable de soutenir la production de la parole.