En ny undersøgelse fra University of California, San Francisco udfordrer den traditionelle opfattelse af, hvordan hjernen sammensætter lyde for at danne ord og koordinerer bevægelserne, der er nødvendige for at udtale dem. At tale er en af de mest komplekse opgaver, mennesker kan udføre. Før du overhovedet siger et ord, skal din hjerne oversætte, hvad du ønsker at sige, til et præcist sekvenseret sæt instruktioner til de mange muskler, du bruger til at tale. I over et århundrede har forskere troet, at al denne planlægning og koordinering, kaldet talemotorisk sekvensering, foregår i et område af frontal loben kaldet Broca-området. Den nye undersøgelse fra UC San Francisco viser imidlertid, at det afhænger af et langt større netværk af neuroner fordelt på mange hjerneområder. Dette netværk er centreret i et område, der kaldes den midterste præcentral gyrus, eller mPrCG, som forskere tidligere troede kun kontrollerede strubehovedet, en del af åndedrætsorganerne, der hjælper os med at lave høje eller lave lyde. Edward Chang, MD, leder af neurokirurgi og seniorforfatter af undersøgelsen, udtaler, at dette hjernes område har en meget mere interessant og vigtig rolle, da det sammensætter lydene af tale for at danne ord, hvilket er afgørende for at kunne udtale dem. Undersøgelsen, der offentliggøres i Nature Human Behaviour, kunne inspirere nye måder at se på talesygdomme, hjælpe med udviklingen af enheder, der gør det muligt for lammede personer at kommunikere, og bevare en patients evne til at tale efter en hjernekirurgi.
Broca-området, som er opkaldt efter fysiologen Pierre Paul Broca, der opdagede det i 1860, har længe været betragtet som det centrale for vores sprogbehandling. Dette omfatter både hvordan vi forstår det sprog, vi hører eller læser, og hvordan vi producerer de ord, vi ønsker at sige. Flere år tilbage begyndte Chang, som er medlem af UCSF Weill Institute for Neurosciences og har brugt over et årti på at undersøge, hvordan hjernen producerer tale, at mistænke, at der var områder uden for Broca’s, der også var involveret. I en sjælden case-studie observerede han, at en patient, der fik fjernet en tumor fra deres mPrCG, udviklede en tilstand kaldet apraxi, hvor de vidste, hvad de ville sige, men havde svært ved at koordinere de nødvendige bevægelser for klart at sige det. Den samme tilstand opstod ikke ved lignende operationer i Broca’s område. Chang og den daværende ph.d.-studerende Jessie Liu bemærkede også aktivitet relateret til taleplanlægning i mPrCG under udviklingen af en enhed til kommunikation for lammede personer. For at undersøge, hvad der skete, arbejdede Chang, Liu og postdoktor Lingyun Zhao med 14 frivillige, der gennemgik hjernekirurgi som en del af deres behandling for epilepsi. Hver patient fik anbragt et tyndt netværk af elektroder på overfladen af deres hjerne, som kunne registrere hjernesignaler lige før de talte deres ord. Neurosurgeoner som Chang bruger rutinemæssigt disse elektroder til at kortlægge, hvor i patientens hjerne anfald opstår. Hvis der er talemæssige områder i nærheden, vil kirurgen også kortlægge disse for at undgå at beskadige dem under operationen. Liu og Zhou var i stand til at udnytte teknologien til at se, hvad der skete i mPrCG, når patienterne talte.
Forskerne viste deltagerne sæt af stavelser og ord på en skærm og bad dem derefter om at udtale lydene højt. Nogle sæt var enkle gentagne stavelser, som “ba-ba-ba”, mens andre indeholdt mere komplekse sekvenser, som “ba-da-ga”, der indeholder en række forskellige lyde. Forskerne så, at når de gav deltagerne mere komplekse sekvenser, var mPrCG mere aktiv end da deltagerne fik enkle. Teamet fandt også ud af, at stigningen i aktiviteten i det område forudsagde, hvor hurtigt deltagerne ville begynde at tale efter at have læst ordene. Liu bemærkede, at denne kombination viser, at mPrCG, selvom det er uden for Broca’s område, er kritisk for at orkestrere, hvordan vi taler.
Holdet brugte også elektroderne til at stimulere mPrCG hos fem af deltagerne, mens de udtalte bestemte sekvenser af stavelser. Hvis sekvenserne var ret enkle, havde deltagerne ingen problemer. Men da de fik mere komplekse sekvenser, medførte stimuleringen, at deltagerne begik fejl, der lignede de apraxia af tale, som Chang så i sin case-studie. Dette tilføjer mere bevis for, at mPrCG er centralt for koordineringen af flere forskellige talelyde og fungerer som en bro mellem, hvad en person ønsker at sige, og de handlinger, der kræves for at sige det. Liu konkluderer, at dette område spiller en vital rolle, som tidligere blev anset for at tilhøre Broca’s område, men ikke rigtig passede ind der. Dette peger os i en ny forskningsretning, hvor vi kan lære, hvordan mPrCG udfører denne funktion, hvilket vil føre til en ny forståelse af, hvordan vi taler.