Обнаружена область мозга, контролирующая высоту звука человеческой речи
Новое исследование мозга определяет область мозга, отвечающую за нашу способность изменять высоту голоса. Полученные данные могут помочь создать протезный голосовой аппарат с более естественным звуком.
У людей есть голосовой ящик или гортань, в отличие от других приматов.
Как вид, мы можем воспроизводить плавную речь, вызывающую эмоциональную реакцию.
Это находка для всего вида, но это обузой для людей с проблемами гортани.
Для тех, кто родился неспособным разговаривать или потерял речь в более позднем возрасте, использование роботизированного устройства может только помочь.
Стивен Хокинг и его синтезатор голоса - один из самых ярких примеров использования человеком протезного голосового аппарата.
Но хотя физик мог произнести любое слово из словаря, его машина не могла сделать акцент на определенных словах или создать впечатление, что Хокинг задает вопрос, а не просто произносит утверждение.
Группа исследователей осознала потенциал устройства, которое могло бы дать тем, у кого нет функционирующего голосового аппарата, реалистично звучащий голос.
Команда из Калифорнийского университета в Сан-Франциско начала первые шаги к такому открытию, определив, какая область мозга отвечает за управление высотой звука в человеческой речи.
Важность шага
Тональность позволяет нам передать настроение или акцент во время разговора. Высокие и низкие частоты создаются вибрацией голосовых связок. Они, в свою очередь, контролируются напряжением складок, возникающим при сгибании мышц, вызывая более быструю вибрацию.
Исследование, опубликованное в журнале Клетка, чтобы увидеть, какие области мозга были активированы при создании разных звуков. Это можно было сделать только путем изучения мозга людей, когда они говорят в режиме реального времени.
К счастью, старший автор доктор Эдвард Ф. Чанг - нейрохирург, работающий с несколькими пациентами с эпилепсией. Мозг некоторых его пациентов снабжен крохотными электродами, которые могут помочь определить причину припадка.
Используя тот же метод обнаружения, который известен как электрокортикография, ученые набрали добровольцев из этой группы пациентов с эпилепсией.
Всех попросили повторить следующую фразу: «Я никогда не говорил, что она украла мои деньги». Каждый раз участникам предлагалось делать акцент на разных словах, чтобы изменить значение предложения (и высоту голоса).
Тщательно изучив активность мозга, команда обнаружила, что нейроны в одной конкретной области мозга - спинной моторной коре гортани - активируются при изменении высоты звука. Когда высота поля стала выше, область стала более активной.
Помимо изучения активности, исследователи также электрически стимулировали нейроны в этой области. Это заставляло мышцы гортани сгибаться, а у некоторых пациентов даже возникал голосовой ответ.
Участники также прислушивались к своим голосам, что вызывало отклик в спинной области.
Развитие протезирования
Результаты могут помочь ученым выяснить, как человеческому мозгу удается имитировать голоса других.
Конечно, это поможет в некоторой степени объяснить, как работает мозг имитатора, но это имеет большее значение; это может помочь разработать протезный голосовой аппарат, который дает пациентам естественный голос, позволяя им говорить более реалистично и менее монотонно.
«Вы действительно хотите, чтобы протез передавал эмоциональную составляющую говорящего. Недостаточно просто уловить слова, потому что многое из того, что мы сообщаем, - это то, как мы что-то говорим ».
Ведущий автор Бенджамин Дихтер
Исследователи еще не закончили свою работу. Наряду с изучением того, как можно было бы разработать такой протез, они также изучают «обратную инженерию» управления тоном мозга.
Это означает попытку предсказать, на каком слове делается ударение, просто изучая нейронную активность мозга.
Ясно одно: о человеческом голосе можно узнать гораздо больше.
