ניסויים קוליים באנשים עם אפילפסיה סייעו להתחקות אחר מעגל האותות החשמליים במוח המאפשרים למרכז השמיעה שלו למיין קולות רקע מהקולות שלהם.
אותות פריקה שמיעתית כאלה מתחילים ומסתיימים בשני תת-אזורים של המשטח המקופל העליון של המוח, או בקליפת המוח, כך עולה ממחקר חדש. חלק גדול אחד של קליפת המוח, הקורטקס המוטורי, ידוע כשולט בתנועות השרירים הרצוניות של הגוף, כולל אלו המעורבות בדיבור, בעוד שחלק גדול אחר, קליפת השמע, ידוע כשולט בשמיעה.
במונחים של אבולוציה, היכולת של בעלי חיים ובני אדם להבחין בקריאות או קולות משל אחרים מאלה של אחרים נחשבת שאפשרה תפיסת איום והגברת ההישרדות. האותות החשמליים הלוך ושוב, באורך אלפיות שניות, המאפשרים למוח להמעיט את צלילי הרקע נוכחים, למשל, כאשר צרצרים מבדילים במהירות את ציוצי ההזדווגות שלהם מציוצים של אחרים, כאשר ציפורי שיר שרות שירי זיווג, וכאשר עטלפים משתמשים. הדהוד של צליל כדי לנהל משא ומתן על הסביבה שלהם.
אצל בני אדם, שיבושים במערכת זו נחשבים גם לסימנים של הזיות שמיעה, או "שמיעת קולות", אצל אנשים עם סכיזופרניה שאינם יכולים להבחין בין קולות "אמיתיים" לצלילים חיצוניים, אומרים מחברי המחקר. גם הפרעות באותות פריקה נלוות שמיעתיות מעורבות בגמגום.
בעוד ניסויים קודמים עקבו אחר מעגל המוח החשמלי הזה לקליפת המוח המוטורית אצל יונקים, השדה נאבק לקבוע היכן מקורם של אותות פריקה בקליפת המוח המוטורית האנושית. זה נובע בין השאר בגלל הקושי בתיעוד פעילות מוחית בזמן שאנשים ערים ומדברים, אבל בעיקר בגלל מורכבות הניתוח הממוחשב הנדרש לניתוח ההקלטות.
עבור המחקר החדש, בהובלת חוקרים מ-NYU Langone Health, המכון למדעי המוח שלה, ובבית הספר להנדסה Tandon של NYU, מדעני מוח ערכו ניסויים קוליים בשמונה מבוגרים עם אפילפסיה. כולם עברו ניתוח שגרתי כדי לקבוע את מקור ההתקפים שלהם והתנדבו להשתתף בתרגילי מילים.
פרסום ב הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS) מקוון ב-3 בדצמבר, הדו"ח מתאר כיצד החוקרים מיפו את אותות הפריקה הנלווית השמיעתית מהחלק התחתון, או הגחון, של הקורטקס המוטורי, תת-אזור הנקרא ה-precentral gyrus. האותות החשמליים, שנמשכו בממוצע 120 מילישניות, נמצאו אז נעים מטה ולרוחב קפלי ה-gyrus הקדם-מרכזי אל תת-אזור קליפת המוח השמיעתי הסמוך, הנקרא gyrus temporal superior.
אנו מאמינים שהמחקר שלנו פותר חידה ארוכת שנים בהבנתנו את הדיבור האנושי, ומציע את העדות הישירה הראשונה למעגלי המוח המוטוריים המעורבים בפריקה נגזרת המאפשרים לנו להישאר ערניים לסביבתנו גם בזמן שאנו מדברים."
Amirhossein Khalilian-Gourtani, PhD, חוקר מוביל מחקר
חליליאן-גורטאני הוא עמית מחקר פוסט-דוקטורט במחלקה לנוירולוגיה בבית הספר לרפואה של ניו יורק גרוסמן.
"הממצאים שלנו מספקים גם תובנה ספציפית לגבי סכיזופרניה, ומציעים הסבר למקור להזיות שמיעה, כתוצאה מהפרעות נלוות בין קליפת המוח המוטורית לקליפת המוח השמיעתית", אמרה מדען המוח אדין פלינקר, PhD, חוקר בכיר במחקר.
"מה שאנחנו וחוקרים רבים אחרים חושדים שקורה אצל אנשים מסוימים עם סכיזופרניה הוא שהם לא מסוגלים לנתק את הקול שלהם מאחרים או אפילו מגירויים חיצוניים אחרים", אמר פלינקר, פרופסור חבר במחלקה לנוירולוגיה בבית הספר של ניו יורק גרוסמן. רפואה ובית הספר להנדסה טנדון של NYU.
כחלק מהמחקר החדש, החוקרים ערכו יותר מ-3,200 הקלטות של פעילות מוחית חשמלית בזמן שהמטופלים השלימו סדרה של ניסויים קוליים במהלך הפסקות מתוכננות בניתוח. לכל החולים הוכנסו למעלה מ-200 בדיקות למוחם כדי לנטר בעיקר כל פעילות חשמלית הקשורה להתקפים. לאחר מכן, צוות המחקר השתמש במודל ממוחשב כדי להעריך ולחזות אילו אזורים היו פעילים בפריקה הנלווית במהלך הדיבור בניסויי המילים שנועדו לעקוב אחר הפריקה.
בין התרגילים, המטופלים התבקשו להקשיב ולאחר מכן לחזור על מילה, כגון "בלון; השלם משפט עם אותה מילה כשעונה על השאלה "הילד פוצץ…?" ותסתכל בתמונה של בלון ותאר אותה באותה מילה.
כל בדיקה דרשה מהמטופל לכוון איזו מילה הוא שומע תוך שהוא עדיין ערני לסביבתו הוויזואלית והאקוסטית, להישאר ממוקד ולומר בקול את אותה מילה.
משתתפי המחקר היו בעיקר גברים ונשים בשנות ה-30 וה-40 לחייהם ותועדו מאז 2019 ב-NYU Langone. חוקרים תיעדו פעילות חשמלית בתוך רוב תת-האזורים במוחם של המטופלים כשהמטופלים שמעו את עצמם מגיבים להקלטות של אמירות שהוקראו בקול על ידי אחרים. מבחני משוב אודיו כאלה פותחו כדי ללמוד בבטחה כיצד המוח האנושי לומד ומעבד דיבור.
פלינקר אומר שהצוות מתכנן בדיקות כדי להעריך עוד כיצד והאם מעגל הפריקה הנלווה פעיל מיד לפני הזיות הנגרמות במהלך גירוי מוחי. יש להם גם תוכניות לעבוד עם פסיכיאטרים על אמצעים לא פולשניים לבדיקת האות אצל אנשים עם סכיזופרניה.
תמיכת המימון למחקר ניתנה על ידי מענק הקרן הלאומית למדע HS-1912286 ומענקי המכון הלאומי לבריאות R01NS109367 ו-R01NS115929.
מלבד Khalilian-Gourtani ו-Flinker, חוקרי NYU Langone ו- NYU Tandon נוספים המעורבים במחקר הם החוקרים השותפים רן וואנג, Xupeng Chen, Leyao Yu, Patricia Dugan, Daniel Friedman, Werner Doyle, Orrin Devinsky, Yao Wang.
