Введение
Область 45 Бродманна (BA45) является частью лобной коры головного мозга человека. Она расположена на латеральной поверхности, ниже области BA9 и примыкая к области BA46. У человека эта область занимает треугольную часть нижней лобной извилины (H) и, окружая переднюю горизонтальную ветвь боковой борозды (H), часть орбитальной части нижней лобной извилины (H). Ограничена сзади передней восходящей ветвью боковой борозды (H), и граничит с островом в глубине боковой борозды. С точки зрения цитоархитектоники, она ограничена сзади оперкулярной частью нижней лобной извилины (область Бродманна 44 (BA44)), ростродорсально – средней лобной областью 46 (BA46), и вентрально – орбитальной частью нижней лобной извилины (область Бродманна 47 (BA47)).
Brodmann area 45 (BA45), is part of the frontal cortex in the human brain. It is situated on the lateral surface, inferior to BA9 and adjacent to BA46. This area in humans occupies the triangular part of inferior frontal gyrus (H) and, surrounding the anterior horizontal limb of the lateral sulcus (H), a portion of the orbital part of the inferior frontal gyrus (H). Bounded caudally by the anterior ascending limb of the lateral sulcus (H), it borders on the insula in the depth of the lateral sulcus. In terms of cytoarchitecture, it is bounded caudally by the opercular part of inferior frontal gyrus (Brodmann area 44 (BA44)), rostrodorsally by the middle frontal area 46 (BA46), and ventrally by the orbital part of inferior frontal gyrus (Brodmann area 47 BA47).
Функции
Левое полушарие области 44 Бродмана и области 45 Бродмана формируют область Брока – регион, который активируется при выполнении семантических задач, таких как задачи семантического выбора (определение, представляет ли слово абстрактное или конкретное понятие) и задачи генерации (порождение глагола, связанного с существительным). Точная роль области BA45 в семантических задачах остаётся предметом дискуссий. По мнению некоторых исследователей, она заключается в обеспечении семантического извлечения или процессов семантической рабочей памяти. С этой точки зрения, области BA44 и BA45 совместно направляют восстановление семантической информации и оценивают её соответствие критериям, релевантным данному контексту. Несколько модифицированная версия этой точки зрения предполагает, что активация BA45 требуется лишь при контролируемом семантическом извлечении, когда отсутствуют сильные ассоциации между стимулами. Другие исследователи считают, что роль BA45 не ограничивается собственно семантикой, а распространяется на любую деятельность, требующую отбора представлений, релевантных задаче, из числа конкурирующих. Повреждения области BA45 приводят к характерным проявлениям экспрессивной афазии у людей с доминирующим левым полушарием.
Асимметрия и доминирование языка
Была выявлена сильная корреляция между речью и анатомически асимметричным pars triangularis. Фундас и соавторы показали, что языковая функция может быть локализована в определенной области мозга, как это ранее продемонстрировал Поль Брока, но также подтвердили идею о том, что одна сторона мозга больше вовлечена в языковые процессы, чем другая. Человеческий мозг состоит из двух полушарий, каждое из которых выглядит схожим с другим, то есть одно полушарие является зеркальным отражением другого. Однако Фундас и соавторы обнаружили, что pars triangularis в области Брока фактически больше, чем соответствующая область в правом полушарии. Эта "левосторонняя асимметрия" проявляется как в форме, так и в функции, что означает, что область мозга, активная при обработке языка, имеет больший размер. У подавляющего большинства испытуемых это было левое полушарие. Фактически, единственный испытуемый, у которого наблюдалось доминирование правого полушария в языковых функциях, имел правостороннюю асимметрию pars triangularis. Тем не менее, другие исследователи не обнаружили объемных асимметрий в pars triangularis. Они поставили под сомнение предыдущие выводы о существовании асимметрии pars triangularis и предположили, что расхождения в предыдущих результатах могут быть связаны с высокой вариабельностью морфологии pars triangularis у разных людей. То есть, эти области имеют тенденцию значительно различаться по размеру и форме по сравнению с другими областями мозга, такими как глубокие кортикальные ядра. Более того, хотя эти исследователи выявили статистически значимую асимметрию в pars opercularis и planum temporale, они не обнаружили корреляции между асимметрией этих областей мозга и асимметрией pars triangularis.
Соединения в нижней лобной извилине
По крайней мере, одно исследование продемонстрировало высокую степень связности между тремя подрегионами нижней лобной извилины (IFG). Стимулируя один регион ИФГ и измеряя ответ в различных областях мозга, эти исследователи смогли показать существование многочисленных путей между pars triangularis и pars opercularis. Также стимуляция одного региона pars triangularis вызывала ответ в различных регионах pars triangularis, что иллюстрирует наличие сетей внутри подизвилины. Кроме того, pars triangularis был вовлечен в семантическую обработку языка. Измеряя реакцию мозга с помощью электроэнцефалографии на различные типы предложений (с семантическими ошибками или без них), Maess и др. продемонстрировали временную задержку в понимании предложений с ошибками. Чтобы понять это, достаточно представить себе человека, которому говорят что-то, что он не понимает. Он бы сделал паузу и потратил время на обработку информации. Более того, эти исследователи продемонстрировали характерный паттерн обработки, называемый "N400", который представляет собой негативный пик, возникающий в pars triangularis примерно через 400 мс после предъявления синтаксической несогласованности. Однако pars triangularis, вероятно, является лишь частью сети, генерирующей ответ N400 в ЭЭГ, поскольку магнитный эквивалент N400m, измеренный с помощью МЭГ, последовательно локализуется в верхней височной коре.
Префронтальная кора и когнитивный контроль памяти
Было показано, что pars triangularis играет роль в когнитивном контроле памяти. Существует множество способов запомнить что-либо. Когда человек вспоминает, он извлекает информацию из хранилища в центре памяти мозга. Эта информация может быть последовательностью сокращений мышц при завязывании шнурков, лицом любимого человека или чем-то средним. Если что-то запоминается автоматически, без концентрации и попыток, это называется обработкой "снизу вверх". Но иногда людям приходится прикладывать усилия, чтобы что-то вспомнить. Студент, сдающий экзамен и пытающийся вспомнить ответ на вопрос, концентрирует внимание на извлечении памяти. Этот студент демонстрирует когнитивный контроль над своей памятью. Этот тип обработки частично направляется вентролатеральной префронтальной корой (ВЛПФК). Pars triangularis находится в этом регионе. Когда люди читают вслух, они должны декодировать письменный язык, чтобы понять его произношение. Эта обработка происходит в области Брока. Читатель может использовать предыдущие знания слова для правильного произношения или знания о систематических сочетаниях букв, представляющих соответствующие фонемы. Ученые могут узнать, что делает мозг во время обработки языка, наблюдая за его реакцией на ошибки в языке. Как и ранее, ученые могут изучать дополнительную обработку, возникающую, когда люди сталкиваются с проблемой. В данном случае ученые использовали псевдослова и исключения, изучая мозг во время интерпретации этих проблемных слов. При обработке языка люди используют разные части области Брока для разных целей. Pars triangularis участвует в специфическом типе языковой обработки. В частности, pars triangularis активируется при чтении исключительных слов – слов с нетипичным соответствием между написанием и произношением. Например, слово "have" является исключительным, поскольку произносится с кратким звуком "a", что противоречит грамматическим правилам произношения. Буква "e" в конце слова должна приводить к произношению долгого звука "a", как в словах "cave" или "rave". Поскольку мы хорошо знакомы со словом "have", мы запоминаем его произношение и не должны каждый раз, когда читаем его, обдумывать правила. Pars triangularis помогает нам в этом. При попытке извлечь информацию "сверху вниз" необходим механизм контроля. Учитывая, что извлечение "сверху вниз" зависит от сознательного контроля, легко понять, что должен существовать способ исключения нерелевантных данных из извлечения. Для фокусировки на нужной информации необходим отбор. Считается, что этот отбор происходит после извлечения в медиальной ВЛПФК, что примерно соответствует расположению pars triangularis. Теория заключается в том, что информация извлекается определенными областями левой ВЛПФК, а затем отбирается по релевантности в другом регионе. Это называется "двухкомпонентной" моделью извлечения памяти. Почти каждый человек в мире выучил хотя бы один язык. Кроме того, почти все, кто изучает язык, делают это в молодом возрасте. Некоторые люди владеют несколькими языками. Некоторые из этих полиглотов выучили второй или третий язык одновременно с первым в юном возрасте, а другие – во взрослом возрасте. Исследования различных подгрупп одноязычных и многоязычных людей выявили интересные результаты. Изучая сходства между первым и вторым языками и их влияние на мозг, исследователи обнаружили, что активация мозга значительно различается в зависимости от того, какой язык обрабатывают испытуемые. Они обнаружили, что активация pars triangularis меняется при обработке разных языков, что объяснимо, учитывая известную роль pars triangularis в языке. Существует разница в обработке пассивных предложений между основным и дополнительным языками. Это предложения, использующие форму глагола "быть" с глаголом в форме причастия прошедшего времени. Например, "He is ruined" – пассивное предложение, поскольку глагол "ruin" находится в форме причастия прошедшего времени и используется с "is", формой глагола "be". Это исследование показало, что при обработке этого предложения поздние билингвы использовали свой pars triangularis гораздо чаще, чем их сверстники. Этот результат имеет определенные последствия для изучения языка. Например, было предположено, что трудности, с которыми взрослые часто сталкиваются при изучении иностранных языков, связаны с тем, что их мозг пытается кодировать языковую информацию в области мозга, не предназначенной для понимания языка. Согласно этой точке зрения, именно поэтому носители языка могут говорить так быстро, в то время как поздние билингвы вынуждены запинаться, пытаясь разобраться в грамматических правилах.
Кортикальная динамика распознавания слов
Существует теория, что pars triangularis особенно вовлечена в семантическую обработку языка, в отличие от фонологической. То есть, считается, что pars triangularis больше участвует в расшифровке значения слов, чем в определении слова по его звучанию. Данное исследование получило данные, подтверждающие эту теорию. Более того, эти исследователи обнаружили свидетельства параллельной семантической обработки, которая возникает при многозадачности мозга. Во время эксперимента испытуемым предъявлялись последовательности согласных, псевдослова и слова, при этом задержка между стимулом и мозговой активностью была примерно одинаковой для фонологической и семантической обработки, хотя эти два процесса, казалось, происходили в несколько разных областях мозга. В исследовании "Семантическое кодирование и извлечение в левой нижней префронтальной коре: исследование сложности задачи и специфичности процесса с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии", исследователи обнаружили, что pars triangularis (а также некоторые соседние области) увеличивала свою активность во время семантического кодирования, независимо от сложности обрабатываемого слова. Это согласуется с теорией о большей вовлеченности pars triangularis в семантическую, чем в фонологическую обработку. Кроме того, они обнаружили, что эти решения по семантическому кодированию приводили к снижению активности pars triangularis при повторении использованных слов. Может показаться логичным, что практика улучшает способность мозга распознавать слова при их повторном появлении, но этот результат позволяет сделать и другой вывод. Снижение активности pars triangularis при повторении также указывает на переход задачи распознавания слова от сознательного к бессознательному уровню. Этот феномен называется праймингом повторением и происходит независимо от намерения. Эта идея, в сочетании с теориями о роли pars triangularis в сознательном извлечении информации из памяти, иллюстрирует сложность мозга и его функций. В совокупности эти результаты позволяют предположить, что для кодирования и извлечения информации могут потребоваться схожие механизмы. Еще одним интересным наблюдением было то, что снижение активации pars triangularis при повторении не наблюдалось при многократном предъявлении слов, не подвергавшихся семантической обработке.
О Броке, мозге и связывании: новая структура
Человек очень тесно связан с другими областями мозга, особенно с левой лобной языковой сетью. Несмотря на то, что его функция кажется отличной от функций соседних областей, эта высокая степень связности подтверждает идею о том, что язык может быть интегрирован во многие, на первый взгляд, не связанные между собой мыслительные процессы. Это легко представить. Например, попытка вспомнить имя нового знакомого может быть сложной и часто требует концентрации внимания. В этом случае человек пытается воспринять звук как часть языка, отнести услышанное слово к категории "имена", одновременно ассоциируя его с только что увиденным лицом и, наконец, зафиксировать все эти данные в памяти. В таком контексте сложно утверждать, что функции треугольной части надбровной извилины в обработке языка, семантическом понимании и сознательном контроле памяти не связаны между собой. На самом деле, учитывая высокую степень её связности как внутри левого фронтального языкового центра, так и с другими областями мозга, маловероятно, что треугольная часть надбровной извилины выполняет лишь одну функцию.
Шизофрения и область Брока
Шизофрения – это плохо изученное заболевание со сложными симптомами. В попытке найти причину этой проблемы, исследователи изучили мозг пациентов с шизофренией. Ранее было показано, что у пациентов с шизофренией наблюдаются аномальная извилинность, асимметрия, сложность и вариабельность. Эти исследователи представили данные, показывающие, что pt, в частности, значительно искажен у пациентов с шизофренией по сравнению с демографически сопоставимыми здоровыми испытуемыми. Они утверждали, что область Брока – это особенно пластичная область мозга, в которой морфология может резко меняться от детства до взрослой жизни. Это объясняется особой способностью детей легко осваивать язык, но также означает, что вовлечение области Брока ограничено в отношении памяти и воспроизведения воспоминаний; дети, по-видимому, не способны сознательно осуществлять поиск в своей памяти. Кроме того, исследователи провели объемные измерения серого и белого вещества мозга испытуемых и сравнили эти измерения с контрольной группой. Они обнаружили, что у пациентов с шизофренией значительно уменьшено количество белого вещества. По мере развития мозга, связи между различными областями претерпевают значительные изменения. Исследователи обнаружили, что у пациентов с шизофренией наблюдается несоответствие в развитии белого и серого вещества. У людей с шизофренией, как правило, отсутствует расширение белого вещества.
Эвристические и аналитические рассуждения
Транскраниальная магнитная стимуляция, примененная к левой области BA45, улучшала результаты при несоответствующих рассуждениях и ухудшала результаты при соответствующих рассуждениях, что указывает на то, что левая область BA45 является частью эвристической системы, основанной на убеждениях. О вовлеченности правой области BA45 в блокировку этой эвристической системы можно судить по блокировке ее левого гомолога и последующему улучшению результатов логического аналитического мышления.