Человеческий мозг — удивительный орган, контролирующий движение, восприятие, память и, конечно же, речь. Когда мозг испытывает последствия заболевания или травмы и возникает необходимость хирургического вмешательства, перед специалистами стоит задача точно обнаружить, где заканчиваются поврежденные участки и начинаются здоровые ткани. Особенно важной является защита зон, отвечающих за речь: нарушение их целостности может привести к серьезным последствиям для коммуникации пациента.
Почему картирование речевых зон так важно
Речевые зоны мозга каждого человека формируются по уникальному принципу. Невозможно определить их местоположение, опираясь лишь на анатомические ориентиры. Чтобы хирург мог избежать повреждения этих участков при операции, проводится языковое картирование — индивидуальное исследование, позволяющее установить, какие области мозга участвуют в различных аспектах речевой деятельности у конкретного пациента.
Традиционно для этих целей применяется функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). Эта технология выявляет участки, активные во время речи, по косвенным признакам, таким как концентрация определённых веществ в крови. Но при нарушениях кровообращения результаты могут искажаться, создавая трудности в клинической практике.
Новая глава: магнитоэнцефалография (МЭГ) приходит на помощь
В поисках более точных методов российские ученые — команда Центра языка и мозга Высшей школы экономики (ВШЭ) под руководством Марии Протоповой — решили попробовать другой подход. Их выбор пал на магнитоэнцефалографию (МЭГ). Эта высокотехнологичная методика регистрирует слабейшие магнитные сигналы, которые создают нейроны в процессе своей работы. В отличие от фМРТ, МЭГ позволяет обнаруживать активность нейронов непосредственно, причем с поразительной временной точностью — буквально в пределах нескольких миллисекунд.
Однако для таких исследований необходимо подходящее задание, активирующее речевые процессы, но не мешающее точной регистрации мозговой активности. Ученые выбрали задачу на завершение предложений, которую совместно разработали ранее в Центре языка и мозга ВШЭ. В ходе эксперимента участникам предъявляли фразы с пропущенным концом, которые они должны были дополнить осмысленным словом, проговаривая его вслух. Такое упражнение активизирует все ключевые механизмы языка — от понимания и анализа смысла до формирования и артикуляции речи. Для работы в условиях МЭГ исследователи модифицировали технические параметры задания, уточнив порядок предъявления и длительность стимулов, чтобы зафиксировать эти процессы максимально точно.
Эксперимент: как всё происходило
В проекте участвовал 21 человек — все они здоровые взрослые, для которых русский язык является родным. Пока добровольцы читали, размышляли над смыслом предложений и подбирали недостающее слово, МЭГ-устройство регистрировало изменения в диапазоне бета-волн (17–25 герц) — частотах, связанных с переработкой речи. Для надежности учёные внедрили два контрольных задания: «пассивное» (простое наблюдение за экраном) и «активное» (произнесение простых слогов типа «ло-ло-ло»). Сравнение этих режимов позволило исследовать, какие сигналы действительно связаны с языковой активностью, а какие — являются фоновыми.
Результаты оказались очень оптимистичными: активное произнесение слогов как контрольное задание позволило ещё явственнее отделить истинную речевую активность от случайных шумов мозга. Это наглядно показало, что выбранная экспериментальная модель идеально подходит для клинической диагностики.
Результаты: как мозг создает и понимает речь
Детальный анализ полученных данных показал, что при выполнении экспериментальной задачи включаются так называемые классические речевые зоны, расположенные в левом полушарии головного мозга. Сначала активизировались области, связанные с чтением и осмыслением прочитанного, а чуть позже — участки, отвечающие за формирование речевого ответа и артикуляцию. Наблюдалась четкая последовательность активации: мозг поэтапно подключал разные отделы, обеспечивая плавный переход от восприятия к воспроизведению речи.
Интересно отметить: несмотря на индивидуальные особенности строения и функций мозга у разных испытуемых, общая структура и последовательность работы речевых зон оставалась стабильной. Это доказывает, что предложенная методика подходит для языкового картирования независимо от индивидуальных вариаций, а значит — может использоваться и в практической медицине.
Современные методы диагностики и безопасность пациентов
Русская версия задания на завершение предложений, адаптированная для МЭГ, показала высокую эффективность в точном картировании речевых зон. Введение активного контрольного режима способствует тому, что результаты становятся более надежными и пригодными для использования в клинических условиях при планировании операций на мозге. Такой комплексный подход помогает врачам снизить риск повреждения участков, отвечающих за речь, и сохранить важнейшую функцию пациентов.
Мария Протопова, младший научный сотрудник Центра языка и мозга ВШЭ, подчёркивает: «Применяя магнитоэнцефалографию совместно со специально адаптированным языковым заданием, мы можем не только определить, какие отделы мозга участвуют в различных этапах речевой деятельности, но и увидеть, как именно эти зоны взаимодействуют между собой в доли секунды. Это открывает совершенно новые возможности для индивидуальной диагностики и успешной хирургии, минимизируя риски потери речевой функции.»
Перспективы для будущего
Современные исследования, проводимые Центром языка и мозга ВШЭ под руководством Марии Протоповой, демонстрируют огромный потенциал интеграции МЭГ и МРТ в нейрохирургической практике и диагностике. Такой подход позволит персонализировать лечение, повысить точность операций и, самое главное, сохранить качество жизни пациентов. Новые методы языкового картирования — это уверенный шаг вперёд в развитии нейронаук и практической медицины.
Источник: naked-science.ru
