«Латерализация языковой обработки в слуховых областях коры головного мозга известна уже более 150 лет, но функции, нейронные механизмы и развитие этой полушарной специализации до сих пор неизвестны», – сказал Хайселл В. Овьедо, профессор биологии в Центре выпускников Университета Нью-Йорка и Городском колледже Нью-Йорка.
Новое исследование лаборатории Овьедо, опубликованное в Nature Communications, раскрывает эту загадку.
Используя мышь в качестве модельной системы, исследователи наблюдали различную специализацию между левым и правым центрами обработки слуха мозга и обнаружили различия в их схемах подключения, которые могут объяснить их различные функции обработки речи.
Помимо ответов на давние вопросы в области нейробиологии и обработки речи, результаты исследования Овьедо могут когда-нибудь привести к лучшему пониманию некоторых проблем психического здоровья. Расстройство аутистического спектра было связано с неспособностью латерализованной обработки речи между двумя половинами мозга. А аномальная латерализация является фактором риска слуховых галлюцинаций при шизофрении.
Одной из общих черт вокализации мышей являются слоги с понижением высоты тона. Левая слуховая кора у мышей показала большую активацию в ответ на эти последовательности тонов, тогда как правая слуховая кора, по-видимому, была более универсальной, реагируя на любую последовательность тонов. Специализация по обнаружению определенных последовательностей тонов, преобладающих в вокализациях, может лежать в основе доминирования левого слухового центра в обработке содержания или значения речи. В то время как универсальная схема правого слухового центра может лежать в основе его доминирования в обработке интонации или просодии речи.
Примечательно, что специализированные различия между левой и правой сторонами не являются врожденными. Скорее, говорит Овьедо, различия между их схемами зависят от акустической среды, в которой была выращена мышь.
«Наше открытие различий в монтажной схеме дает возможность изучить молекулярные фенотипы, которые определяют развитие обработки вокализации и то, как она идет наперекосяк при нарушениях коммуникации нервной системы», – сказал Овьедо.
С помощью серии экспериментов, таких как трехмерная визуализация всего мозга, электрофизиология и оптогенетика, исследователи проанализировали свойства, включая синаптическую связь, аксональные проекции и развитие обоих полушарий. «Наше исследование – первое, показывающее, что существуют значительные различия в схеме соединений языковых центров в мозгу, которые могут лежать в основе их различных способностей обработки речи», – сказал Овьедо.