Мозолистое тело связали с межполушарной асимметрией языка
Ученые Центра языка и мозга НИУ ВШЭ подтвердили участие мозолистого тела в распределении языковой обработки между полушариями мозга. Для этого они разработали уникальное речевое задание и применили современные методы нейровизуализации. Статья опубликована в PLoS ONE. Работа выполнена при поддержке мегагранта правительства РФ в рамках нацпроекта «Наука и университеты».
Функциональная асимметрия высших когнитивных функций — уникальное свойство человеческого мозга. Примером асимметрии является язык человека, обработка которого у большинства людей происходит в левом полушарии. Однако у 10–15% людей для обработки языка в различной степени используется и правое полушарие. Традиционно этот факт объясняли развитием левой руки как ведущей, поскольку именно левши и амбидекстры (люди, в равной степени использующие обе руки) демонстрировали смещение языковой обработки в правое полушарие.
Но недавние работы показали, что генетическая основа языковой обработки у левшей и амбидекстров различается. Кроме того, некоторые правши также демонстрируют вовлечение правого полушария в языковые функции. Оба эти факта заставили ученых искать альтернативное объяснение смещению языковых функций в правое полушарие, в частности через изучение анатомических особенностей мозга.
Исследователи Центра языка и мозга НИУ ВШЭ предположили, что с асимметрией языковой обработки связана анатомия мозолистого тела — структуры мозга, соединяющей правое и левое полушария.
Чтобы это выяснить, ученые попросили 50 испытуемых выполнить языковую задачу на заканчивание предложений. От участника требовалось прочитать начало предложения вслух и закончить его подходящим по смыслу словом (например, «Теперь министр подписывает важное…»). В это время активность мозга испытуемого регистрировалась с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Дополнительно у каждого испытуемого измерили объем мозолистого тела.
Сопоставление фМРТ-данных с объемом мозолистого тела показало, что больший объем мозолистого тела действительно связан с меньшим смещением языковых функций в правое полушарие у испытуемых.
Можно сказать, что при обработке языка мозг стремится «рационально использовать» ресурсы одного полушария — левого. Это приводит к подавлению дополнительного вовлечения правого полушария через мозолистое тело. И чем больше объем мозолистого тела у человека, тем сильнее подавляется правое полушарие при выполнении языковых функций, и наоборот. Этот результат согласуется с теоретической моделью о подавлении активности одного из полушарий через волокна мозолистого тела во время выполнения различных когнитивных заданий.
«Полученные выводы стали возможны благодаря авторскому дизайну исследования и использованию продвинутых методов обработки данных нейровизуализации, — комментирует директор Центра языка и мозга НИУ ВШЭ Ольга Драгой. — Обычно мозговую латерализацию языка довольно трудно надежно измерить из-за того, что типичные речевые задания, использованные в предыдущих исследованиях (называние рисунков, подбор слов на определенную букву, прослушивание речи), вызывают активацию только в некоторых частях мозговых структур, отвечающих за языковые функции. В связи с этим мы разработали уникальное речевое задание для функциональной МРТ — на заканчивание предложений, — которое надежно активирует все языковые области мозга».
Кроме того, для реконструкции мозолистого тела по МРТ-данным ученые применили продвинутый метод трактографии, основанный на сферической деконволюции. Он позволяет моделировать множественные направления волокон внутри минимальной единицы объема (воксела) и из-за этого лучше реконструирует пересечения разнонаправленных волокон, чем традиционная диффузионно-тензорная модель. Метод демонстрирует большую надежность в сравнении с традиционно используемой диффузионно-тензорной трактографией.