Кіріспе
Адамдар сөздерді қалай пайдаланады. Психолингвистикада тілдік өңдеу – адамдардың идеялар мен сезімдерді жеткізу үшін сөздерді қалай қолданатыны және мұндай хабарламалардың қалай өңделіп, түсінілетіні. Тілдік өңдеу – адамға тән ерекше қабілет, тіпті адамның ең жақын туыстары – приматтарда да осымен салыстырылатын грамматикалық түсінік немесе жүйелілік байқалмайды. 20-ғасыр бойы мидағы тілдік өңдеудің басым моделі ми зақымдалған науқастарды талдауға негізделген Гешвинд-Лихтейм-Вернике моделі болды. Алайда, маймылдар мен адамдар миының ішкі қабықшалық электрофизиологиялық тіркемелерінің жақсаруы, сондай-ақ fMRI, PET, MEG және EEG сияқты инвазивті емес әдістердің пайда болуы нәтижесінде екі естілу жолы анықталды және екі ағымды модель әзірленді. Бұл модельге сәйкес, есту қабығын алдыңғы ми бөлігімен байланыстыратын екі жол бар, олардың әрқайсысы әртүрлі тілдік функцияларды атқарады. Дыбысты тану үшін есту вентральдық ағыны жауапты, сондықтан ол есту «не» жолы деп аталады. Адамдар мен адам емес приматтардың есту арқалық ағыны дыбыстың орналасқан жерін анықтауға жауапты, сондықтан ол есту «қайда» жолы деп аталады. Адамдарда бұл жол (әсіресе сол жарты шарда) сөйлеуді жасау, сөйлеуді қайталау, еріндерді оқу, фонологиялық жұмыс жады және ұзақ мерзімді жад үшін жауапты. Тілдің эволюциясының «қайдан неге» моделіне сәйкес, АДС-ның кең ауқымды функцияларының себебі – олардың әрқайсысы тілдің эволюциясының әртүрлі кезеңін көрсетеді. Екі ағыстың бөлінуі алдымен есту нервісінде жүреді, онда алдыңғы тармақ ми сабасының алдыңғы кохлеарлық ядросына еніп, есту вентральдық ағынын құрайды. Артқы тармақ есту арқалық ағынын құру үшін артқы және артқы-орталық кохлеарлық ядроға еніп, одан әрі таралады. Тілдік өңдеу қол тіліне немесе жазбаша мазмұнға қатысты да жүзеге асуы мүмкін.
In psycholinguistics, language processing refers to the way humans use words to communicate ideas and feelings, and how such communications are processed and understood. Language processing is considered to be a uniquely human ability that is not produced with the same grammatical understanding or systematicity in even human's closest primate relatives. Throughout the 20th century the dominant model for language processing in the brain was the Geschwind Lichteim Wernicke model, which is based primarily on the analysis of brain damaged patients. However, due to improvements in intra cortical electrophysiological recordings of monkey and human brains, as well non invasive techniques such as fMRI, PET, MEG and EEG, a dual auditory pathway has been revealed and a two streams model has been developed. In accordance with this model, there are two pathways that connect the auditory cortex to the frontal lobe, each pathway accounting for different linguistic roles. The auditory ventral stream pathway is responsible for sound recognition, and is accordingly known as the auditory 'what' pathway. The auditory dorsal stream in both humans and non human primates is responsible for sound localization, and is accordingly known as the auditory 'where' pathway. In humans, this pathway (especially in the left hemisphere) is also responsible for speech production, speech repetition, lip reading, and phonological working memory and long term memory. In accordance with the 'from where to what' model of language evolution, the reason the ADS is characterized with such a broad range of functions is that each indicates a different stage in language evolution. The division of the two streams first occurs in the auditory nerve where the anterior branch enters the anterior cochlear nucleus in the brainstem which gives rise to the auditory ventral stream. The posterior branch enters the dorsal and posteroventral cochlear nucleus to give rise to the auditory dorsal stream. Language processing can also occur in relation to signed languages or written content.
Ертедегі нейролингвистика үлгілері
20 ғасыр бойы мидағы тілдік өңдеу туралы білімімізге Вернике-Лихтхайм-Гешвинд моделі үстемдік етті. Вернике-Лихтхайм-Гешвинд моделі негізінен тілге қатысты түрлі бұзылыстарға ұшыраған миы зақымданған адамдарға жасалған зерттеулерге негізделген. Осы модельге сәйкес, сөздер сол жақ тамыр-құлақ тоғысымында орналасқан арнайы сөз қабылдау орталығы (Вернике аймағы) арқылы қабылданады. Бұл аймақ сол жақ төменгі маңдай лоб бөлігінде орналасқан сөз өндіру орталығына (Брока аймағы) жолданады. Тілге түсетін барлық ақпараттың дерлік Вернике аймағы арқылы, ал тілден шығатын барлық ақпараттың Брока аймағы арқылы өтетіні ойылғандықтан, әр аймақтың негізгі қасиеттерін анықтау өте қиын болды. Вернике және Брока аймақтарының адам тіліне тигізетін үлесінің нақты анықталмауы олардың басқа маймылдардағы гомологтарын анықтауды да қиындатты. Бірақ, функционалдық магніт-резонанстық томографияның (фМРТ) пайда болуы және оны зақымданулардың картасын жасауға қолдану арқасында бұл модельдің симптомдар мен зақымданулар арасындағы қате байланыстарға негізделгені анықталды. Осылайша, орасан зор ықпалы бар және үстемдік еткен модельдің жоққа шығарылуы мидағы тілдік өңдеудің жаңа модельдеріне есік ашты.
Анатомия
Соңғы екі онжылдықта приматтардағы дыбыстардың нейрондық өңделуін түсінуде маңызды прогресс тіркелді. Алғашқыда маймылдардың есту қабығындағы нейрондық белсенділікті тіркеу арқылы, ал кейін гистологиялық бояу және фМРТ сканилеу зерттеулері арқылы бастапқы есту қабығында 3 есту өрісі анықталды және оларды қоршап тұрған 9 ассоциативтік есту өрісі көрсетілді (1-сурет, сол жақтағы жоғарғы бөлігі). Анатомиялық іздену және зақымдану зерттеулері алдыңғы және артқы есту өрістерінің арасындағы айырмашылықты көрсетті, мұнда алдыңғы бастапқы есту өрістері (R және RT аймақтары) алдыңғы ассоциативтік есту өрістеріне (AL және RTL аймақтары), ал артқы бастапқы есту өрісі (A1 аймағы) артқы ассоциативтік есту өрістеріне (CL және CM аймақтары) проекцияланады. Жақында адам мен маймылдың есту өрістерінің гомологиялық екенін көрсететін деректер жиналды. Адамдарда гистологиялық бояу зерттеулері Хешль гирусының бастапқы есту аймағында екі бөлек есту өрісін анықтады, ал жоғары ажыратымдылықтағы фМРТ арқылы адамның бастапқы есту өрістерінің тонотопиялық ұйымдастырылуын картаға түсіріп, оны маймылдың бастапқы есту өрістерінің тонотопиялық ұйымдастырылуымен салыстыру арқылы адамның алдыңғы бастапқы есту өрісі мен маймылдың R аймағы (адамдарда hR аймағы ретінде белгіленеді) және адамның артқы бастапқы есту өрісі мен маймылдың A1 аймағы (адамдарда hA1 аймағы ретінде белгіленеді) арасындағы гомология анықталды. Адамның есту қабығынан жасалған ішкі қабық тіркелімдері маймылдың есту қабығына ұқсас байланыс үлгілерін көрсетті. Есту қабыршағының бетінен (жоғарғы уақыттық жазықтықтан) тіркелген деректер алдыңғы Гешль гирусының (hR аймағы) негізінен ортаңғы алдыңғы жоғарғы уақыттық гирусына (mSTG және aSTG) және артқы Гешль гирусының (hA1 аймағы) негізінен артқы жоғарғы уақыттық гирусына (pSTG) және уақыттық планға (PT аймағы; 1-сурет, оң жақтағы жоғарғы бөлігі) проекцияланатынын көрсетті. hR аймағынан aSTG-ге және hA1-ден pSTG-ге байланыстылықпен сәйкес, дыбысты тану қабілеті бұзылған (есту агнозиясы) пациенттегі fMRI зерттеуі hR және aSTG аймақтарында екі жақты белсенділіктің төмендегенін, бірақ mSTG және pSTG-де белсенділіктің сақталғанын көрсетті. Бұл байланыс үлгісі сондай-ақ есту қабығының бүйір бетінен белсенділікті тіркеген және дыбыстарды тыңдау кезінде pSTG және mSTG/aSTG-де бір мезгілде жабыспайтын белсенділік кластерлерін баяндаған зерттеумен расталды. Есту қабығынан төмен қарай, маймылдардағы анатомиялық іздену зерттеулері алдыңғы ассоциативтік есту өрістерінен (AL және RTL аймақтары) төменгі фронтальді гирустағы (IFG) және миндальдағы вентральді префронтальді және премоторлық қабықтарға проекцияларды анықтады. Макакалардағы кортикальді тіркелімдер мен функционалдық бейнелеу зерттеулері осы өңдеу ағынын одан әрі нақтылады, өйткені акустикалық ақпарат алдыңғы есту қабығынан уақыттық полюске (TP) және содан кейін IFG-ға ағады. Бұл жол әдетте естудің вентральді ағыны (AVS; 1-сурет, төменгі сол жақтағы қызыл жебелер) деп аталады. Алдыңғы есту өрістерінен айырмашылығы, іздену зерттеулері артқы есту өрістерінің (CL және CM аймақтары) негізінен дорсолатеральді префронтальді және премоторлық қабықтарға проекцияланатынын (бірақ кейбір проекциялар IFG-де аяқталады) хабарлады. Бұл жол әдетте естудің дорсальді ағыны (ADS; 1-сурет, төменгі сол жақтағы көк жебелер) деп аталады. Адамдар мен маймылдардағы ақ зат жолдарының байланысын диффузиялық тензорлық бейнелеу әдістерімен салыстыру екі түрдегі AVS және ADS-тің ұқсас байланыстарын көрсетті (Маймыл,). Адамдарда pSTG-нің париетальді бөлікке (sylvian parietal temporal junction inferior parietal lobule; Spt IPL), содан кейін дорсолатеральді префронтальді және премоторлық қабықтарға (1-сурет, оң жақтағы төменгі көк жебелер) және aSTG-нің алдыңғы уақыттық бөлікке (орталық уақыттық гирус уақыттық полюс; MTG TP) және содан кейін IFG-ге (1-сурет, оң жақтағы төменгі қызыл жебелер) проекцияланатыны көрсетілді.
Аудиторлық вентральді ағысы
Аудиторлық вентральді ағын (АВА) есту қабығын ортаңғы уақытша гирусымен және уақытша полюсімен байланыстырады, ал ол өз кезегінде төменгі маңдай сүйек гирусымен байланысады. Бұл жол дыбысты тануға жауапты, сондықтан ол естудің "не" жолы деп белгілі. АВА функцияларының ішінде мыналар бар.
Дыбысты тану
Жинақталған дәлелдер АВС-тің есту объектілерін тануға қатысы бар екенін көрсетеді. Бастапқы есту қабығы деңгейінде маймылдардан алынған жазбалар R аймағындағы A1 аймағына қарағанда үйренген әуендік тізбектерге қатысты таңдамалы нейрондардың жоғары пайызын көрсетті, ал адамдардағы зерттеулер алдыңғы Heschl's gyrus (аrea hR) аймағында артқы Heschl's gyrus (аrea hA1) аймағына қарағанда естілген буынға қатысты таңдамалылықты көрсетті. Төменгі деңгейдегі ассоциативтік есту өрістерінде маймылдар мен адамдардағы зерттеулер алдыңғы және артқы есту өрістерінің шекарасының (маймылдағы 1-суреттегі ПК және адамдағы mSTG) есту объектілерін тану үшін қажетті питч атрибуттарын өңдейтінін көрсетті, сондай-ақ функционалдық бейнелеу және сөйлеу сөздерін, дауыстарды, әуендерді, қоршаған ортаның дыбыстарын және сөйлеу емес коммуникативтік дыбыстарды танумен байланысты. fMRI зерттеулерінің мета-талдауы сол жақ mSTG мен aSTG арасындағы функционалдық айырмашылықты көрсетті, біріншісі қысқа сөйлеу бірліктерін (фонемаларды) өңдейді, ал екіншісі ұзақ бірліктерді (мысалы, сөздер, қоршаған орта дыбыстары) өңдейді. Сол жақ pSTG және aSTG-ден тікелей нейрондық белсенділікті тіркеген зерттеуде aSTG, бірақ pSTG емес, науқас өзінің ана тілінде сөйлегенде, бейтаныс шетел тілінен гөрі белсендірек болды. Осы науқастың aSTG-сіне электростимуляция жасау осындай нәтижелерге әкелді және сөйлеу қабілетінің нашарлауына соқтырды. Оң және сол жақ aSTG-ден алынған ішкі қабықшалық жазбалар сөйлеудің музыкаға қарағанда жақын өңделетінін көрсетті. Бұл АВС-тің жұмыс жадында естілген есту объектілерін сақтауға қатысы бар екенін де көрсетеді. Адамдарда mSTG және aSTG аймақтары MEG және fMRI арқылы естілген буынды қайталау кезінде белсенді болды. Соңғы зерттеу AVS-дегі жұмыс жадының сөйлеу сөздерінің акустикалық қасиеттеріне қатысты екенін және ол ішкі сөйлеуді ортастадыратын ADS-дегі жұмыс жадына тәуелсіз екенін көрсетті. Маймылдардағы жұмыс жады зерттеулері маймылдарда, адамдардан айырмашылығы, АВС жұмыс жадының басым қоймасы болып табылатынын ұсынады. Адамдарда aSTG-ден төменгі деңгейде MTG және TP семантикалық лексиканы құрайды деп есептеледі, бұл семантикалық қатынастар негізінде өзара байланысты аудиовизуалды бейнелердің ұзақ мерзімді жады қоймасы болып табылады. (Сондай-ақ, көру және есту объектілерін сипаттау қабілетінің нашарлауы және объектілерді атағанда семантикалық қателер жасауға бейімділік (яғни семантикалық парафазия) туралы пікірлерді қараңыз. Семантикалық парафазиялар сол жақ MTG және TP зақымдалған афазиялы науқастарда да байқалды және осы аймаққа электростимуляция жасағаннан кейін афазиялы емес науқастарда да пайда болды. fMRI әдебиетінің екі мета-талдауы алдыңғы MTG және TP сөйлеу мен мәтіннің семантикалық талдауы кезінде тұрақты түрде белсенді екенін хабарлады; ал ішкі қабықшалық жазу зерттеуі MTG-дағы нейрондық разрядты түсінікті сөйлемдерді түсінумен байланыстырды.)
Сөйлемді түсіну
Дыбыстардан мағынаны түсінумен қатар, AVS-тің MTG TP аймағы сөйлемдерді түсінуде де рөл атқарады, мүмкін, ұғымдарды біріктіру арқылы (мысалы, «көк» және «жейде» ұғымдарын біріктіріп, «көк жейде» ұғымын жасау). MTG-ның сөйлемдерден мағынаны түсінудегі рөлі функционалдық бейнелеу зерттеулерінде көрсетілді, онда дұрыс сөйлемдер сөз тізімімен, шетел тіліндегі немесе мағынасыз сөйлемдермен, шатасқан сөйлемдермен, семантикалық немесе синтаксистік қателер бар сөйлемдермен және қоршаған ортаның дыбыстарының сөйлем сияқты тізбектерімен салыстырылғанда алдыңғы MTG-да күшті белсенділік байқалды. Бір fMRI зерттеуінде қатысушыларға оқиға оқу тапсырылғанда, алдыңғы MTG-дағы белсенділік әр сөйлемдегі семантикалық және синтаксистік мазмұнмен байланысты болды. Денсау қатысушылар мен MTG TP зақымдалған пациенттерде синтаксистік қателер бар және оларсыз сөйлемдерді оқу кезіндегі кортикальды белсенділікті салыстырған ЭЭГ зерттеуі, екі жарты шардағы MTG TP синтаксистік талдаудың автоматты (ережеге негізделген) кезеңіне (ELAN компоненті) және сол MTG TP синтаксистік талдаудың кейінгі бақыланатын кезеңіне (P600 компоненті) қатысатынын көрсетті. MTG TP аймағына зақым келген пациенттерде сөйлемдерді түсіну қабілетінің нашарлауы байқалды. Бұл тақырып бойынша толық ақпарат алу үшін шолуға қараңыз.
Екі жақтылық
Вернике-Лихтхайм-Гешвинд моделіне қайшы, дыбысты танудың тек сол жарты шардың ғана жұмысы екенін көрсететін зерттеулер, оң немесе сол жарты шардың қасиеттерін оқшаулау үшін бір жақты жарты шар анестезиясы (яғни WADA процедурасы) немесе әр жарты шардан интракортикальді жазбалар арқылы зерттелді (оң жарты шардың сөздік қоры сау 11 жастағы баланың сөздік қорымен тең болды). Дыбыстарды екі жақты тану да есту қабыршағына бір жақты зақымдану сирек есту түсінігінің бұзылуына (яғни есту агнозиясына) әкеледі, ал қалған жарты шарда екінші зақымдану (бұл бірнеше жылдан кейін болуы мүмкін) болады. Сонымен қатар, бұрын айтылғандай, есту агнозиясы бар пациенттің fMRI сканилеуі алдыңғы есту қабығында екі жақты белсенділіктің төмендеуін көрсетті. Бір зерттеуде сол IPL-дің электрлік стимуляциясы пациенттерді олар сөйлемесе де, сөйлегенін сезіндірді, ал IFG стимуляциясы пациенттердің бейсана түрде еріндерін қозғалтты. Объектілердің атауларын артикуляциялау процесіне ADS-тің үлесі AVS-тің семантикалық лексикасынан келетін афференттерді қабылдауға байланысты болуы мүмкін, себебі интракортикальді жазбалар зерттеуі пациенттер суреттегі объектілерді атағанда Spt IPL аймағында белсенділікке дейін артқы MTG-де белсенділік тіркелді. Интракортикальді электрлік стимуляция зерттеулерінде де артқы MTG-ға электрлік кедергілер объектілерді атау қабілетінің нашарлауымен байланысты болды. Сөйлеуді қабылдау және өндіруде ADS-тің қатысуы бірнеше пионерлік функционалдық бейнелеу зерттеулерінде одан әрі зерттелді, бұл зерттеулер сөйлеуді қабылдауды ашық немесе жасырын сөйлеу өндірісімен салыстырды. Бұл зерттеулер pSTS тек сөйлеуді қабылдау кезінде белсенді екенін көрсетті, ал Spt аймағы сөйлеуді қабылдау және өндіру кезінде белсенді. Авторлар pSTS аудио-кірісті артикуляциялық қозғалыстарға айналдыратын Spt аймағына проекциялайды деген қорытындыға келді. Сопақша және париетальді бөліктеріне электрлік стимуляция жасалған зерттеуде де ұқсас нәтижелер алынды. Бұл зерттеуде pSTG аймағына электрлік стимуляция жасау сөйлемді түсінуге кедергі келтірді, ал IPL стимуляциясы объектілердің аттарын айту қабілетіне кедергі келтірді. Сөйлеуді қайталау сөйлеуді қабылдаумен салыстырғанда pSTG, Spt, IPL және IFG белсенділігін тіркеген интракортикальді жазбалар зерттеуі де жүргізілді. Нейропсихологиялық зерттеулер сөйлеуді қайталауда бұзылулары бар, бірақ есту қабілеті сақталған (яғни өткізгіш афазия) адамдарда Spt IPL аймағының шектеулі зақымдануы немесе осы аймақтан шығатын және алдыңғы бөлікке бағытталған проекциялардың зақымдануы бар екенін анықтады. Осы аймаққа тікелей интракортикальді электрлік стимуляциядан кейін пациенттерде сөйлеуді қайталауда уақытша бұзылу туралы хабарлар да бар. ADS-те сөйлеуді қайталаудың мақсаты туралы түсінік балалардың шет тілдерін үйренуімен және мағынасыз сөздерді қайталау қабілетімен байланысты зерттеулер арқылы алынды.
Сөйлеуді бақылау
Ауыз сөйлеуді қайталау және шығарудан өзгеше, ADS сөйлеу сапасын бақылауда да рөл атқаратын сияқты. Нейроанатомиялық деректер ADS-тің IFG-ден pSTG-ге төмен бағытталған байланыстармен жабдықталған екенін көрсетеді, олар дауыстық аппараттың (ауыз, тіл, дауыс шығару жолдары) моторлық белсенділігі туралы ақпаратты (яғни, қосымша шығарылымдар) жеткізеді. Бұл кері байланыс сөйлеу кезінде естілетін дыбысты өзіндік туынды деп таниды және естілетін мен шығарылатын дыбыстардың ұқсастығын арттыру үшін дауыстық аппаратты реттеуге пайдаланылуы мүмкін. Афазиясы бар пациенттердің фронталдық, париетталдық немесе уақытша лобтарының зақымдануымен байланысты, сөз тізбегін жылдам және қайталап айту қабілетін салыстырған зерттеуде, фронталдық лобтың зақымдануы бірдей ("Bababa") және әртүрлі ("Badaga") сөз тізбектерін артикуляциялауға кедерілгені, ал уақытша немесе париетталдық лобтың зақымдануы бар пациенттерде әртүрлі сөз тізбектерін артикуляциялауда ғана қиындықтар байқалды. Бірінші тапсырмада пациенттер сөз тізбегін қайталай алғандықтан, олардың сөйлеу қабылдауы мен өндірісі салыстырмалы түрде сақталған болып көрінеді, ал екінші тапсырмадағы кемшіліктері бақылаудың бұзылуынан туындаған. Төмендеуші ADS байланыстарының шығарылған дыбыстарды бақылаудағы рөлін көрсету үшін fMRI зерттеуі қатысушыларға қалыпты жағдайда немесе өз дауысының өңделген нұсқасын (бірінші форманттың кешігуі) естігенде сөйлеуді тапсырды және өз дауысының бұрмаланған нұсқасын есту pSTG-де белсенділіктің күшеюіне әкелетіні анықталды. ADS-тің мимика жасау кезінде моторлық кері байланысты жеңілдетуін тағы бір дәлелдейтін ішкі қабықшалық жазу зерттеуі сөйлеуді қабылдау мен қайталауды салыстырды, онда фонемалардың естілуі олармен сәйкес келетін дыбыстармен салыстырылды және зерттеулерге қажетті назар деңгейі бағаланды. Авторлар фонемаларға назар аудару pSTG pSTS аймағындағы күшті белсенділікпен байланысты екенін қорытындылады. Ішкі қабықшалық жазу зерттеуінде қатысушыларға буынды анықтау тапсырылғанда, әр буынды есту pSTG-дегі оның өзіндік белсенділік үлгісімен байланысты болды. Фонемаларды ажыратудағы ADS рөліне сәйкес, pSTS-дегі белсенділік МакГурк иллюзиясымен байланыстырылды (онда "ba" буынын естігенде "ga" виземасын көру "da" буынын қабылдауға әкеледі). Басқа зерттеулер бұл аймақтағы процестерге магниттік стимуляция арқылы араласу МакГурк иллюзиясын одан әрі бұзатынын анықтады. pSTS-тің аудиовизуалды сөйлеу интеграциясымен байланысы қатысушыларға әртүрлі сападағы бет-әлпеттер мен айтылған сөздердің суреттерін көрсеткен зерттеуде де көрсетілді. Зерттеуде pSTS бет-әлпеттер мен айтылған сөздердің айқындығының күшеюіне басымдық беретіні хабарланды. Бұл деректерді растайтын fMRI зерттеуі аудиовизуалды сөйлеуді аудиовизуалды емес сөйлеумен (құралдардың суреттері мен дыбыстары) салыстырды. Бұл зерттеуде pSTS-де сөйлеуді таңдап алатын бөлімдер анықталды. Сонымен қатар, конгруэнтті аудиовизуалды сөйлеуді инконгруэнтті сөйлеумен (тұрақты бет-әлпеттердің суреттері) салыстырған fMRI зерттеуі pSTS белсенділігі туралы хабарлады. Фонемалық-виземалық интеграциядағы pSTS және ADS рөліне қатысты қосымша дәлелдерді ұсынатын шолу үшін қараңыз.
Фонологиялық ұзақ мерзімді жады
Өсе келе жатқан дәлелдер адамдардың ауыздық-танымдық жүйедегі (яғни семантикалық лексикон) МТГ ТП-да орналасқан сөз мағыналарын ұзақ мерзімді сақтаудан басқа, АДС-ның Spt IPL аймағында орналасқан объектілердің атауларын (яғни фонологиялық лексикон) ұзақ мерзімді сақтауды да қамтитынын көрсетеді. Мысалы, АВС-қа зақым келген (МТГ зақымдануы) немесе АДС-қа зақымдануы (IPL зақымдануы) бар науқастарды зерттеген зерттеуде МТГ зақымдануы адамдардың объектілерді дұрыс емес сәйкестендіруіне әкелетіндігі туралы хабарланды (мысалы, "ешкі" деп атау "қой", семантикалық парафазияның мысалы). Керісінше, IPL зақымдануы адамдардың объектіні дұрыс анықтауына, бірақ оның атын дұрыс емес айтуына әкеледі (мысалы, "гоф" орнына "ешкі" деп айту, фонемиялық парафазияның мысалы). AVS (MTG) ішкі қабықшалық электрлік стимуляциясын алған науқастарда семантикалық парафазия қателері, ал ADS (pSTG, Spt және IPL) ішкі қабықшалық электрлік стимуляциясын алған науқастарда фонемиялық парафазия қателері туралы да хабарланған. Бір зерттеуде қатысушылардың IPL-де магниттік кедергілер пайда болған кезде, олар бір нысан туралы сұрақтарға жауап берген кезде, қатысушылар объектінің сипаттамалары немесе қабылдау қасиеттері туралы сұрақтарға жауап беруге қабілетті болған, бірақ сөздің екі немесе үш буыннан тұратыны туралы сұраққа жауап беруде қиындықтар туындаған. МЭГ зерттеуі сонымен қатар аномиядан (объектілерді атау қабілетінің нашарлауымен сипатталатын бұзылыс) қалпына келуді IPL белсенділігінің өзгеруімен байланыстырды. Сөздердің дыбыстарын кодтаудағы IPL рөлін одан әрі растайтын зерттеулер, бір тілділерге қарағанда, екі тілділердің IPL-де, бірақ MTG-де емес, қабықша тығыздығы жоғары екенін хабарлайды. Өйткені, дәлелдер екі тілділерде бір сөздің әр түрлі фонологиялық бейнелері бірдей семантикалық бейнеленетінін көрсетеді, IPL-дегі тығыздықтың өсуі фонологиялық лексиконның бар екендігін растайды: екі тілділердің семантикалық лексикасы бір тілділердің семантикалық лексикасына ұқсас болады деп күтіледі, ал олардың фонологиялық лексикасы екі есе үлкен болуы керек. Осы тұжырымға сәйкес, монолингвистердің IPL-дегі қабық тығыздығы сөздік қорының көлемімен де байланысты. Атап айтқанда, объектіні атау тапсырмаларында AVS және ADS-ның функционалдық айырмашылығы семантикалық қателер МТГ бұзылуымен және фонемиялық қателер IPL бұзылуымен байланысты екенін көрсететін оқу зерттеулерінен жинақталған дәлелдермен расталады. Осы байланыстардың негізінде мәтіннің семантикалық талдауы төменгі уақытша гирус пен МТГ-мен, ал мәтіннің фонологиялық талдауы pSTG Spt IPL-мен байланыстырылды.
Фоналогиялық жұмыс жады
Жұмыс жады көбінесе сөйлеу үшін қолданылатын ұзақ мерзімді жадыда сақталған ұсыныстардың уақытша белсендірілуі ретінде қарастырылады (фонологиялық ұсыныстар). Жұмыс жады мен сөйлеу арасындағы ресурстардың ортақ пайдаланылуы репетиция кезінде сөйлеудің жұмыс жадынан еске түсірілетін элементтер санын айтарлықтай азайтатынынан көрінеді (артикуляциялық тежелім). Фоналогиялық лексиконның жұмыс жадына қатысы, адамдардың жаңадан үйренген фонологиялық жақын сөздер тізімінен қарағанда, фонологиялық жақын сөздер тізімінен сөздерді еске түсіру кезінде көбірек қателіктер жасауымен дәлелденеді (фонологиялық ұқсастық әсері). IPL зақымдалған пациенттерде сөйлеу өндірісіндегі қателер де, жұмыс жадының нашарлауы да байқалады. Соңында, ауызша жұмыс жадының АДС-дегі фонологиялық ұсыныстарды уақытша белсендірудің нәтижесі деген көзқарас, жұмыс жадыны ұзақ мерзімді жадтағы ұсыныстарды уақытша белсендірумен қатар, назар механизмінде ұсыныстарды сақтаудың үйлесімі ретінде сипаттайтын жаңа модельдермен сәйкес келеді. Сөз тізімдерін қайталаудағы АДС-тің рөлі, сөйлемді түсіну кезінде осы жолдың белсенді болуының себебі болып табылады. АДС-тің жұмыс жадындағы рөлі туралы шолу үшін қараңыз.
Тілдік теориялар
Тілді өңдеу зерттеулері тіл теориясын дамытады. Басты теориялық сұрақ – тілдік құрылымдар ми құрылымынан туындай ма, әлде керісінше ме? Фердинанд де Соссюрдің структурализмі сияқты сыртқы модельдер тілді әлеуметтік құбылыс ретінде мидан тыс деп есептейді. Адам тілдік жүйені сырттан алады, ал берілген тіл адамның миын қалыптастырады. Бұл идеяға Ноам Хомскийдің трансформациялық генеративтік грамматикасы, Джордж Лакоффтың когнитивтік лингвистикасы және Джон А. Хокинстің тиімділік гипотезасы сияқты ішкі модельдер қарсы тұрады. Хомскийдің пікірінше, тіл мағынаға тәуелсіз, мидың туа біткен құрылымынан пайда болады. Лакофф тілдің сезім жүйелерінен туындайтынын айтады. Хокинс тілдік жағынан кең таралған үлгілер мидың табиғи өңдеу қабілеттеріне негізделген деп болжайды. Сонымен қатар, Ричард Докинстің меметикасынан шабыт алған, Құрылымдық грамматика мен Пайдалануға негізделген лингвистика сияқты модельдер, ми тілді қалыптастырады, ал тіл миді қалыптастырады деген екі жақты модельді жақтайды. Нейробейнелеу зерттеулері сыртқы көзқарасқа нұсқау береді. ЭРҚ зерттеулері тілді өңдеудің синтаксис пен семантиканың өзара әрекеттесуіне негізделгенін көрсетеді және туа біткен грамматикалық құрылымдарды қолдамайды. МРТ зерттеулері баланың ана тілінің құрылымдық ерекшеліктері мидың өңдеу коннектомын қалыптастыратынын көрсетеді. Өңдеу зерттеулері синтаксистік құрылымдар мидың табиғи өңдеу қабілеттерін тілдік жағынан көрсетеді деген кері идеяны қолдауға сәтті болған жоқ.
Тілдің дамуы
Аудиторлық арқалық ағыстың тілмен байланысы жоқ функциялары да бар, мысалы, дыбыстың орнын анықтау және көз қозғалысын бағыттау. Жақындағы зерттеулер сонымен қатар отбасы/тайпа мүшелерін анықтаудағы ААА-ның (Аудиторлық арқалық ағыстың) рөлін көрсетеді, себебі эпилепсиямен ауыратын науқастың ми қабығынан жасалған зерттеуде pSTG, бірақ aSTG емес, жаңа сөйлеушілердің болуына қатысты таңдамалы екендігі анықталды. Жүктіліктің үшінші триместрінде жасалған fMRI зерттеуі Spt аймағының қарапайым дыбыстарға қарағанда әйел сөйлеуіне көбірек селективті екенін, ал Spt аймағының бір бөлігі анасының сөйлеуіне, бейтаныс әйел дауыстарына қарағанда селективті екенін көрсетті. Қазіргі уақытта адамдардың ААА-сына неліктен осы көптеген функциялар жатқызылғаны белгісіз. Бұл функцияларды біртұтас жүйеге біріктіруге жасалған әрекет «Тіл эволюциясының қайдан неге» моделінде жүзеге асырылды. Бұл модельге сәйкес, ААА-ның әр функциясы тіл эволюциясының әртүрлі аралық кезеңін көрсетеді. Дыбыстың орнын анықтау және дыбыс орнын дауыстармен және есту объектілерімен байланыстыру рөлі сөйлеудің пайда болуының ана мен бала арасындағы контактілік шақырулардың (бөлініп кеткен жағдайда орналасқан жерін хабарлау үшін қолданылатын шақырулар) алмасуынан туындағанын көрсетеді. Интонацияларды қабылдау және шығарудағы ААА-ның рөлі сөйлеудің контактілік шақыруларды интонациялармен өзгерту арқылы басталуын көрсетеді, мүмкін, дабыл шақыруларын қауіпсіз шақырулардан ажырату үшін. Объектілердің атауларын кодтаудағы ААА-ның рөлі (фонологиялық ұзақ мерзімді жад) интонациялармен шақыруларды өзгертуден толыққанды дауыстық бақылауға біртіндеп өтудің дәлелі ретінде түсіндіріледі. Еріңнің қозғалыстарын фонемалармен байланыстыру және сөйлеуді қайталаудағы ААА-ның рөлі нәрестелердің ата-аналарының дауыстарын еліктеу арқылы сөздерді үйренгенін, бастапқыда олардың еріңнің қозғалыстарын еліктегенін көрсетеді. Фонеологиялық жұмыс жадындағы ААА-ның рөлі еліктеу арқылы үйренген сөздер сөйленбеген кезде де ААА-да белсенді болып қалатынын көрсетеді. Бұл бірнеше буыннан тұратын сөздерді шығаруға мүмкіндік беретін дауыстық тізімді жаттап алуға қабілетті адамдардың пайда болуына әкелді. ААА-ның одан әрі дамуы сөздердің тізімдерін жаттап алуға мүмкіндік берді, бұл сөйлемдермен қарым-қатынас жасау үшін инфрақұрылымды қамтамасыз етті.
Мидағы ым тілі
Нейробиологиялық зерттеулер мидағы тілдік белгілердің қалай өңделетінін ғылыми тұрғыдан түсінуге мүмкіндік берді. Әлемде 135-тен астам тілдік белгі тілі бар, олар әр елдің әр аймағында қалыптасқан әр түрлі акценттерді қолданады. Нейробиологтар зақымдануларды талдау және нейросуреттеу әдістерін қолдана отырып, сөйлеу немесе тілдік белгі тілінде болсын, адамның миы жалпы тілді, мидың қай аймағы қолданылатынын қарастыра отырып, ұқсас түрде өңдейді. Афазияны зерттеу барысында оң жақ гемисфералық зақымдануы бар адамдарда белгілерінің кеңістіктік бөлігін сақтау проблемасы бар екені анықталды, олар бір-бірімен дұрыс қарым-қатынас жасау үшін қажетті әртүрлі жерлерде ұқсас белгілерді шатастырады. Орындалған зерттеулердің көпшілігі жазу немесе орфографиядан гөрі оқумен айналысады, ал екі түрдің көпшілігі тек ағылшын тіліне ғана назар аударады. Ағылшын тілінің орфографиясы латын қарпімен жазылған басқа тілдерге қарағанда айқын емес. Тағы бір қиындық - кейбір зерттеулер ағылшын тіліндегі сөздердің жазылуына баса назар аударып, жазуда кездесетін бірнеше логографиялық таңбаларды алып тастайды. Әдетте, ағылшын тіліндегі сөздерді үшеуге бөлуге болады: тұрақты, ретсіз және жаңа сөздер немесе сөзсіз сөздер. Тұрақты сөздер - графема мен фонема арасында үнемі, бір-бірден сәйкес келетін сөздер. Ретсіз сөздер - мұндай сәйкестік жоқ сөздер. Сөз емес сөздер - бұл тұрақты сөздердің орфографиясын көрсететін, бірақ мағынасы жоқ сөздер, мысалы, сөзсіз сөздер және ономатопея. Ағылшын тілінде оқу мен орфографияны танымдық және неврологиялық зерттеуде бір жолды немесе қос жолды модельдің әдебиетті сөйлеушілердің ағылшын тіліндегі сөздердің үш санатын да орфографиялық дұрыстықтың қабылданған стандарттарына сәйкес қалай оқи алатындығын жақсы сипаттайтыны туралы мәселе туындады. Бір жолды модельдер лексикалық жадының барлық сөздерді бір процесте қайтару үшін барлық әріптерді сақтау үшін пайдаланылатынын болжайды. Екі жолды модельдер лексикалық жадының ретсіз және жоғары жиілікті тұрақты сөздерді өңдеуге пайдаланылатынын, ал төмен жиілікті тұрақты сөздер мен сөз еместер фонологиялық ережелердің сублексикалық жиынтығын пайдалана отырып өңделеді деп болжайды. Оқудың бір жолды моделі компьютерлік модельдеу зерттеулерінде қолдау тапты, бұл оқырмандар сөздерді олардың орфографиялық ұқсастықтарымен фонологиялық ұқсас сөздермен сәйкестендіреді. Алайда, когнитивтік және зақымдану зерттеулері қос жолды модельге бейімделеді. Балалар мен ересектердегі когнитивтік орфографиялық зерттеулер орфологтардың тұрақты сөздер мен сөзсіз сөздерді орфографиялық ережелерді қолдануын, ал лексикалық жадының барлық түрдегі ретсіз сөздер мен жоғары жиілікті сөздер орфографиясы үшін қол жетімді екенін көрсетеді. Сол сияқты, зақымдану зерттеулері лексикалық жадының ретсіз сөздерді және белгілі бір тұрақты сөздерді сақтау үшін пайдаланылатынын, ал фонологиялық ережелер сөзсіз сөздерді жазу үшін пайдаланылатынын көрсетеді. Жақында позитрондық эмиссиялық томография мен фМРТ-ны қолдана отырып жүргізілген нейросурет зерттеулері барлық сөз түрлерін оқу визуалды сөз түрінің аймағынан басталатын, бірақ кейін лексикалық жадыға немесе семантикалық ақпаратқа қол жеткізудің қажет болу-болмауына байланысты әртүрлі бағыттарға бұралатын теңдестірілген модельді ұсынды (бұл қос бағыт моделі бойынша ретсіз сөздермен күтіледі). 2007 жылғы fMRI зерттеуінде орфографиялық тапсырмада тұрақты сөздерді шығаруды сұраған субъектілер сол жақ артқы STG-де, фонологиялық өңдеуге арналған аймақта, көбірек белсенділік танытқан, ал ретсіз сөздерді жазу лексикалық жады мен семантикалық өңдеуге арналған аймақтарды, мысалы, сол жақ IFG және сол SMG және МТG-нің екі жарты шарларын көбірек белсенділендірген. Ешбір сөзді орфографиялық жазу екі жолдың мүшелеріне, мысалы сол STG және екі жақты MTG және ITG-ге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бір қызығы, орфографияның сол жақ жілік түріндегі гирус пен сол жақ SMG сияқты оқуда маңызды аймақтарда белсенділікті тудыратындығы анықталды, бұл оқу мен жазуда ұқсас жолды қолданатынын көрсетеді. Алфавиттік емес және ағылшынша емес жазулардың танымдық және неврологиялық жағдайы туралы ақпарат әлдеқайда аз. Әр тілдің морфологиялық және фонологиялық компоненттері бар, олардың екеуін де жазу жүйесімен жазуға болады. Сөздер мен морфемаларды жазған жазулар логографиялық деп саналады, ал силлабарийлер мен әліпбилер сияқты фонологиялық сегменттерді жазған жазулар фонографиялық болып табылады. Көптеген жүйелер екеуін де біріктіреді және логографиялық таңбалар мен фонографиялық таңбалардың аралас түрлерін қамтиды. Күрделілігі тұрғысынан жазу жүйелерін "айқын" немесе "тұманды" және "беткей" немесе "терең" деп сипаттауға болады. "Айқын" жүйе графема мен дыбыс арасында айқын сәйкестік көрсетеді, ал "тұманды" жүйеде бұл қатынас аз байқалады. "Беткей" және "терең" терминдері жүйенің орфографиясы фонологиялық сегменттерге қарағанда морфемаларды қаншалықты көрсететінін көрсетеді. Ірі морфосинтаксистік немесе фонологиялық сегменттерді жазатын жүйелер, мысалы логографиялық жүйелер мен силлабарийлер пайдаланушылардың жадына үлкен талап қояды. Сондықтан, тұманды немесе терең жазу жүйесі айқын немесе беткей орфографиясы бар жүйеге қарағанда лексикалық жадты пайдаланатын ми аймақтарына үлкен талап қояды деп күтілуде.