Badania mózgu pomagają w odkryciu tajemnic zaburzeń językowych
Zaburzenia językowe obejmują spektrum zaburzeń komunikacyjnych. Dotyczą one rozumienia i produkcji mowy, a także potencjalnych trudności w czytaniu i pisaniu. „Zaburzenia takie jak dysleksja(odnośnik otworzy się w nowym oknie) często objawiają się w sposób specyficzny dla danej osoby”, zauważa członek zespołu projektu OsciLang, Craig Richter, pracownik naukowy hiszpańskiego ośrodka Basque Centre on Cognition, Brain and Language(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (BCBL). „Interwencje terapeutyczne muszą być dostosowane do zaburzeń, wieku i poziomu kompetencji danej osoby. To sprawia, że zaburzenia językowe są trudne w leczeniu”. Opracowywanie interwencji terapeutycznych dodatkowo utrudnia złożoność mechanizmów mózgowych, które przyczyniają się do występowania tych zaburzeń. „Poczyniono znaczne postępy w określaniu kluczowych struktur i interakcji, które leżą u podstaw produkcji i rozumienia mowy”, mówi Richter. „Jednakże określenie kluczowych interakcji między tymi a innymi układami poznawczymi, takimi jak koncentracja uwagi, pozostaje dla naukowców istotnym wyzwaniem”.
Zrozumienie procesów zachodzących w mózgu
Celem projektu OsciLang było opracowanie nowych sposobów pomocy dzieciom z trudnościami w czytaniu i przetwarzaniu mowy. Projekt opiera się na badaniach, które pokazują, w jaki sposób rozmówcy w naturalny sposób dostosowują swoje werbalne i niewerbalne czynności komunikacyjne w celu naśladowania lub większego upodabniania się do siebie. „Rytmy w mózgu synchronizują się z rytmami mowy”, tłumaczy Richter. „Zjawisko to znane jest pod pojęciem synchronizacji mózgu z mową(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ang. brain-speech entrainment, BSE). Co ważne, badania wykazały, że u dzieci z dysleksją może nie działać to w pełni prawidłowo. Naszym celem było więc opracowanie metody poprawy BSE”. Zespół dostrzegł, że jednym ze sposobów na osiągnięcie tego celu może być wykorzystanie interfejsu mózg–komputer(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ang. brain-computer interface, BCI). Urządzenie to rejestruje i przetwarza aktywność mózgu podczas mówienia, a następnie przekazuje te informacje użytkownikowi w prosty i zrozumiały sposób, np. poprzez odczyt wizualny. „Chcieliśmy zarejestrować aktywność elektryczną mózgu podczas BSE, a następnie znaleźć sposób na przekazanie tej aktywności użytkownikowi”, dodaje Richter. Może to otworzyć drogę do nowych sposobów manipulowania procesami mózgowymi odpowiedzialnymi za czytanie i mówienie oraz do opracowywania spersonalizowanych procesów terapeutycznych. Oceny przeprowadzano na danych ludzkich, uzyskanych podczas słuchania audiobooków przez uczestników. Pozwoliły one zespołowi na zidentyfikowanie mocnych i słabych stron różnych metod śledzenia i raportowania aktywności mózgu, a także na dostosowanie podejścia w celu uzyskania możliwie najlepszych wyników. „To podejście oparte na neurotreningu(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które rozwijamy w ramach projektu, stanowi znaczący postęp w technologii leczenia zaburzeń językowych”, mówi Richter. „Jest to także znaczne odejście od obecnie stosowanych metod terapeutycznych”.
Nowe podejścia do zaburzeń mowy
Richter liczy na to, że poczynione postępy doprowadzą ostatecznie do opracowania małych, tanich i łatwych w obsłudze systemów BCI, które będzie można wdrożyć do użytku w szkołach i domach. „Mówiąc prościej, mamy nadzieję, że uda nam się opracować system terapeutyczny, który będzie pomagał w trudnościach z czytaniem i przetwarzaniem mowy”, wyjaśnia. „Obecnie systemy takie są zazwyczaj duże, drogie i trudne w obsłudze. Dzięki postępom, jakich dokonaliśmy, uproszczony system BCI szybko staje się rzeczywistością”. Kolejne kroki obejmują określenie najskuteczniejszych sposobów przekazywania użytkownikowi informacji zwrotnych oraz motywowanie poprawy w zakresie BSE. Dalszych postępów można dokonać również poprzez wstępne przetwarzanie aktywności elektrycznej mózgu w czasie rzeczywistym w celu wydobycia wyłącznie niezbędnych informacji potrzebnych do określenia BSE. Prace realizowane w ramach projektu będą interesujące również dla środowiska akademickiego. Opracowanie metod monitorowania BSE da naukowcom możliwość poznania sposobu przetwarzania języka i pomoże im w lepszym zrozumieniu tego zjawiska.