Návštěva v lidském mozku: jak vzniká řeč?

Vědci z Kalifornské univerzity využili vzácné příležitosti studovat pomocí elektrod zanořených do mozku proces vzniku mluvené řeči. Mohli pozorovat zpracování slov s přesností, o jaké se jim dosud ani nesnilo.

Už téměř 150 let je známo, že klíčovou roli ve zpracování řeči hraje takzvané Brocovo centrum v čelním laloku levé poloviny mozku. Je-li narušeno, člověk ztrácí schopnost řeči, i když jeho intelektuální schopnosti poškozeny nejsou. Ale o přesném způsobu, jakým zpracování řeči v tomto centru probíhá, bylo dosud známo poměrně málo.

Aktivitu mozku spojenou se vznikem mluveného projevu nelze z pochopitelných důvodů studovat na zvířatech a výzkum na lidech komplikují etická omezení. Není možné jen z výzkumných důvodů lidem umisťovat do mozku elektrody, protože takový zásah není bez rizika. Neinvazivní metody, například funkční magnetická rezonance, zase nejsou dostatečně citlivé. Na takto získaných obrázcích splývá signál z milionů nervových buněk a není možno zachytit příliš rychle probíhající procesy.

Elektrody pro epilepsii

Odborníkům z Kalifornské univerzity se naskytla výjimečná příležitost. Získali svolení tří pacientů trpících epilepsií, aby v rámci chirurgické léčby provedli i experimenty studující vznik řeči.

Pacienti se měli podrobit operaci, při níž se jim lékaři chystali odstranit malé části mozku, které způsobovaly epileptické záchvaty. Před operací pacienti dostali do mozku elektrody umožňující přesně lokalizovat místa vzniku záchvatů. Elektrody monitorovaly i Brocovo centrum a pacienti souhlasili s tím, že se před operací podrobí jednoduchým pokusům.

Pokusy se týkaly zpracování jednotlivých slov. Pacienti měli za úkol uvědomit si význam zobrazeného slova, aplikovat na ně gramatická pravidla (například změnit osobu a čas slovesa) a poté slovo vyslovit. Vědci mohli sledovat, co se při tom v mozku děje, a to s přesností na milimetry a tisíciny sekundy.

Brocovo centrum vykázalo aktivitu v časech 200, 320 a 450 milisekund po zadání úkolu, přičemž tyto časy byly stejné u všech pacientů a bez ohledu na to, zda se jednalo o sloveso nebo o podstatné jméno. Ukázalo se, že mozek dílčí úkoly nutné k vyslovení slova zpracovává postupně, nikoli paralelně, jak někteří odborníci spekulovali. Jednotlivé kroky probíhají v různých částech Brocova centra, které se však prostorově částečně překrývají.

Výsledky výzkumu vědci zveřejnili v dnešním vydání časopisu Science.

Foto: Ned T. Sahin, Sean McInerney