Reklama

Proces rozproszony

Proces rozproszony

30.11.2020
Czyta się kilka minut
Kiedy zawodzi pole Broki albo pole Wernickego, trudniej znaleźć rym. Jednak przypisywanie tym obszarom odpowiedzialności za zdolności poetyckie byłoby nadużyciem.
Natalia Polasik, „Witajcie w naszej bajce”, 2020 r. @MOONWATERPL DLA „TP”
M

Mózgi lubią prostotę. To sprawia, że są podatne na pułapki, jak choćby wtedy, gdy w natłoku danych doszukują się spójnych i łatwo przyswajalnych informacji. Te same mózgi są jednak najbardziej złożonymi organami, jakie można obecnie badać. Byłoby przyjemnie móc powiedzieć: ten fragment jest odpowiedzialny za zdolność czytania, ten za rozumienie usłyszanych zdań, a tutaj konstruowane są wypowiedzi. Cóż, dlatego prostota to pułapka.

Łatwo jej ulec, kiedy patrzymy na złożo- ny, lecz sprawny system. Jego działanie może wydawać się naturalną całością, której elementom nie jesteśmy w stanie przyporządkować określonych funkcji. Sytuacja się zmienia, kiedy coś idzie nie tak – wtedy charakter problemu informuje nas o funkcji części, która zawiodła. Często to właśnie zaburzenia neurologiczne są cennym źródłem informacji o standardowym mechanizmie przetwarzania bodźców i funkcjonowaniu systemu poznawczego.

Tan, tan, tan!

Weźmy pod uwagę taki przypadek, jak utrata zdolności do artykulacji zdań czy wyrazów, przy jednoczesnym zachowaniu zdolności przetwarzania języka (czyli rozumienia słuchanych i czytanych wypowiedzi) i braku uszkodzeń mięśni odpowiedzialnych za artykulację. Samo istnienie takiego zaburzenia może świadczyć o tym, że rozumienie języka ma inne podłoże niż formułowanie wypowiedzi. Co więcej, gdyby pacjenci z tymi samymi zaburzeniami posiadali zmiany w tych samych obszarach mózgu, to dałoby się wskazać dokładną lokalizację, w której realizowane są poszczególne zadania. Takie uszkodzenia wywołujące dysfunkcje mogą być skutkiem udaru, wystąpić w wyniku choroby, zatrucia toksynami lub uszkodzeń mechanicznych.

Pierwszy w historii i kluczowy dla rozwoju neurologii przypadek wykazania związku pomiędzy konkretnym obszarem mózgu a jego funkcją przypisuje się francuskiemu lekarzowi Paulowi Broce. Wypowiedzi opisywanego przez Brocę w 1861 r. pacje- nta z afazją (zaburzeniem mowy mającym przyczynę w mózgu) składały się je- dynie z sylaby „tan” oraz towarzyszącej im bogatej gestykulacji. Mężczyzna zacho- wał także zdolność do zmiany intonacji, a więc odpowie-dnio dostosowywał ją podczas swoich monosylabicznych wypowiedzi. Pod wpływem silnych emocji zdarzało mu się zupełnie poprawnie wypowiedzieć jedno, zawsze to samo, przekleństwo. Różnicę pomiędzy wulgaryzmem a pozostałymi słowami stanowi automatyzm – taka wypowiedź nie była intencjonalna, a więc mogła zostać zrealizowana w mózgu innym szlakiem niż ten odpowiedzialny za mowę kontrolowaną. Być może starszym i silniej związanym z emocjami. Pozostałe zdolności językowe pacjenta Tan (jak nazwano go od wymawianych przez niego dźwięków) pozostały niezaburzone.

Sekcja mózgu pacjenta wykazała liczne nieprawidłowości. Po stopniu ich zaawansowania Broce udało się określić, w których obszarach choroba wystąpiła najpierw – upośledzając jedynie zdolność artykulacji języka, ale nie zaburzając żadnej z form jego rozumienia ani nie wpływając na ograniczenia ruchów mięśni (te wystąpiły później). Najstarsze uszkodzenia znajdowały się na niewielkim obszarze tylnej części płata czołowego w lewej półkuli, w pobliżu kory ruchowej. Ten obszar nazywany jest dziś polem Broki – współcześnie najprecyzyjniej określa się go jako część wieczkową oraz część trójkątną dolnego zakrętu czołowego. Chociaż wstępnego rozpoznania lokalizacji zdolności językowych w płatach czołowych dokonali Jean-Baptiste Bouillaud oraz Ernest Auburtin, a Marc Dax zauważył dominującą rolę lewej półkuli, to Broce udało się dokonać najbardziej szczegółowych i przekonujących opisów. Badania kolejnych pacjentów wydawały się potwierdzać związek pomiędzy uszkodzeniem w obszarach czołowych a zaburzeniami mowy charakterystycznymi dla pacjenta Tan.

Dzisiaj wiadomo, że takie rozumowanie było nadmiernym uproszczeniem. Już w latach 80. posługiwano się metodą badania SPECT, czyli tomografią emisyjną pojedynczych fotonów, by obserwować aktywność mózgu w czasie rzeczywistym. Aby uzyskać obraz tą metodą, konieczne jest podanie badanemu niewielkiej dawki izotopu promieniotwórczego, którego obieg w organizmie można śledzić. Dzięki temu zaobserwowano, że różnice pomiędzy aktywnością mózgu w czasie mówienia a stanem spoczynku nie ograniczają się do ośrodka Broki. Ten niewątpliwie ma duży związek z artykulacją wypowiedzi, natomiast jego uszkodzenie nie wystarczy, by całkowicie pozbawić człowieka zdolności formułowania zdań. Uraz na obszarze samego pola Broki zwykle doprowadza do niewielkich lub krótkotrwałych zaburzeń mowy. Skutki defektów w tych samych obszarach bywają też odmienne dla dwóch różnych pacjentów. Na umiejscowienie funkcji może wpływać choćby ręczność – u osób leworęcznych ośrodki odpowiedzialne za język mogą skupiać się głównie w prawej półkuli.

Od myśli do strun głosowych

Nowe światło na ośrodek Broki rzuciły przeprowadzone kilka lat temu badania z użyciem elektrokortykografii, czyli metody pozwalającej na śledzenie aktywności elektrycznej bezpośrednio z kory mózgowej. Ta metoda charakteryzuje się dużą rozdzielczością czasową i przestrzenną, co oznacza, że możliwe jest bardzo dokładne prześledzenie zmian aktywności neuronów zachodzących w reakcji na określone bodźce. Wypowiadanie słów nie jest prostym procesem – wymaga posiadania w pamięci odpowiedniego określenia, wydobycia go wraz z jego fonologiczną reprezentacją (to wiedza na temat brzmienia danego słowa), przetłumaczenia jej na kod artykulacyjny oraz koordynacji drobnych ruchów motorycznych.

Jako ilustrację reprezentacji fonologicznej podaje się zjawisko rozpoznawania rymów bez konieczności wypowiadania słów na głos. W jakiś sposób wiemy, że „trud” rymuje się z „gród” – posiadamy ich reprezentacje fonologiczne i możemy je porównać. Jednak przetwarzanie fonologiczne nie oznacza przetwarzania mowy, ale wszystkich wzorców akustycznych, które mogą zostać wygenerowane za pomocą ludzkiego aparatu mowy. Natomiast kod artykulacyjny to po prostu „przepis” na to, jak sprawić, by słowo zostało wypowiedziane. Gdy mówimy, mózg musi przeprowadzić wiele różnych operacji w krótkim czasie.

Adeen Flinker z Uniwersytetu Kalifornijskiego wraz ze współpracownikami postanowili za pomocą elektrokortykografii przyjrzeć się procesom towarzyszącym powtarzaniu słów. Analizy wykonane przez badaczy sugerują, że ośrodek Broki poprzez dwustronną komunikację łączy reprezentacje fonologiczne z odpowiadającymi im kodami artykulacyjnymi, czyli pośredniczy w przekazywaniu informacji pomiędzy korą skroniową (bruzdą skroniową górną i zakrętem skroniowym górnym) a korą motoryczną. Dopiero stamtąd wysyłane są do mięśni impulsy, dzięki którym dochodzi do realizacji zadania, czyli wypowiedzenia słowa. W momencie, gdy słowa są wypowiadane, obszar Broki nie jest już aktywny. Za to jego wzmożona aktywność podczas uczenia się języka potwierdza związek z syntaktycznymi aspektami języka, czyli przetwarzaniem gramatyki.

A więc czy Broca się mylił? Wydaje się, że dokonał uproszczenia, które mogło wynikać z błędnego, zbyt ogólnego rozpoznania problemu. Na podstawie jego obserwacji można było uznać, że pewne obszary mózgu są zaangażowane w artykulację, ale teza o bezpośredniej funkcjonalności obszaru była zbyt silna, a rejony określone niewystarczająco precyzyjnie. Dzięki zachowaniu mózgu pacjenta Tan długo po jego śmierci badacze mogli go zbadać za pomocą rezonansu magnetycznego: dowiedzieliśmy się, że uszkodzenia były bardziej rozległe, niż oceniał to Broca. Dziś staje się jasne, że na efekt niezdolności do artykulacji składają się inne, jeszcze bardziej rozdrobnione na obszary procesy.

Współcześnie nadal używa się pojęcia „afazja Broki”. Jak wskazuje w podręczniku James Kalat, nie definiuje się jej jednak poprzez problemy z funkcjonowaniem ośrodka Broki czy jakiegokolwiek innego obszaru mózgu, lecz poprzez objawy – terminem tym obejmuje się każde poważne upośledzenie tworzenia wypowiedzi, tak jak u pacjenta Tan. Upośledzenie często wyraża się poprzez pomijanie części mowy innych niż czasowniki i rzeczowniki. Pacjenci ignorują te elementy języka, które bywają zbędne dla wyłapania ogólnego sensu, więc pojawiają się trudności z rozumieniem zdań o złożonej strukturze. Takich, których znaczenie zależy od przyimków, końcówek fleksyjnych lub opiera się na nietypowym szyku.

„Wieczorem Beatlesi słuchali radia”

Pole Broki jest jednym z komponentów klasycznego modelu przetwarzania języka. Drugim jest pole Wernickego. Carl Wernicke, niemiecki psychiatra i neurolog, w latach 70. XIX w. badał pacjentów z afazją o charakterystycznych objawach – upośledzeniu rozumienia mowy i trudnościach w przypominaniu sobie nazw przedmiotów – którym towarzyszyły uszkodzenia w lewym płacie skroniowym. Pacjenci z afazją Wernickego są w stanie płynnie się wypowiadać, ale robią długie pauzy, gdy starają się przypomnieć sobie nazwy przedmiotów, co określa się mianem „anomii”. Często z powodu tej trudności starają się opowiedzieć o przedmiocie naokoło, np. „to coś, czego używaliśmy do tego, takie jak tamto”, dodatkowo mylą szyk zdania, np. kiedy słuchali Beatlesów, mogą powiedzieć: „Wieczorem Beatlesi słuchali radia”. Chociaż po zasugerowaniu im słów tacy pacjenci potrafią rozpoznać i wybrać odpowiednie, to mają trudność ze zrozumieniem wypowiedzi ustnych i pisemnych. Przyczyną mogą być właśnie problemy z nazywaniem przedmiotów – o ile bez gramatyki da się wyłapać sens zdania, to trudno to zrobić bez płynności w rozpoznawaniu rzeczowników.

I tutaj współcześnie schorzenie diagnozuje się na podstawie objawów, a nie uszkodzeń w jakiejś konkretnej lokalizacji, co oznacza, że afazja Wernickego nie musi mieć związku z polem Wernickego. Lokalizację samego pola Wernickego najczęściej określa się dziś jako tylną część zakrętu skroniowego górnego, ale neurobiolodzy nie są zgodni co do jego dokładnych granic. Często dołącza się do niego także zakręt nadbrzeżny. Ankieta przeprowadzona wśród 159 osób związanych akademicko z neurobiologią, z których prawie trzy czwarte deklarowało posiadanie stopnia doktora, nie pozostawia wątpliwości – żadna z kilku możliwych odpowiedzi nie otrzymała większości głosów.

Neurolog Jeffrey Binder, który śledził doniesienia o roli pola Wernickego w funkcjonowaniu poznawczym, nie zgadza się z przypisywaniem temu obszarowi dużej roli głównie w rozumieniu języka. Badania pokazują, że jego uszkodzenia wiążą się z trudnością oceny rymów – czyli muszą być związane z reprezentacją fonologiczną. W tych przypadkach nie dochodziło jednak do problemów z rozumieniem wypowiedzi językowych. Także stymulacja tych obszarów, która ma chwilowo je dezaktywować, u osób badanych doprowadzała jedynie do problemów z przyporządkowaniem odpowiednich fonemów do wypowiadanych słów, ale nie problemów z rozumieniem.

Dwa etapy

Proces rozumienia mowy dzieli się co najmniej na dwa etapy – pierwszy polega na analizie docierających do uszu fonemów, czyli najprostszych jednostek systemu dźwiękowego języka, które da się odróżnić od innych (jest to termin abstrakcyjny, którego indywidualną realizacją są głoski). Ten etap analizy jest niezależny od znaczenia słów. Aktywują się w nim odpowiedzialne za analizę wyższego poziomu obszary słuchowe w zakręcie skroniowym górnym oraz przyległej bruździe skroniowej górnej. Po ich uszkodzeniu problemy z rozumieniem występują rzadko, ponieważ ośrodki odpowiedzialne za nie występują w obu półkulach. Analiza semantyczna, czyli przyporządkowywanie znaczenia do dopływających do mózgu bodźców, jest etapem drugim. To znacznie bardziej rozproszony proces – badania wskazują na aktywność w obszarach płatów skroniowych, ciemieniowych, jak i przedczołowych.

Gdyby ktoś chciał przeczytać te słowa na głos, najpierw ich obraz musiałby zostać przetworzony we wzrokowym systemie percepcyjnym, który mieści się w brzusznym obszarze potyliczno-skroniowym. Stamtąd (zanim dotrze do kory ruchowej) informacja jest przekazywana do systemu wyszukiwania fonologicznego, czyli ośrodka Wernickego. Ich zrozumienie będzie natomiast wymagało zmapowania sekwencji fonemów na konkretne znaczenie. Sprawa nieco się komplikuje, kiedy zamiast czytać jakiś tekst, będziemy starali się wymyślić do niego własny komentarz. Do tego zaangażowane zostaną obszary wyższego rzędu rozproszone w płatach skroniowych, ciemieniowych i czołowych. Po zmapowaniu treści z tych obszarów do systemu fonologicznego dzięki polu Broki zostaną przekazane do realizacji w obszarach ruchowych.

Chociaż ośrodek Wernickego i ośrodek Broki odgrywają ważną rolę, to pozostając w zgodzie ze współczesnymi doniesieniami naukowymi nie da się dłużej bronić tezy, że sieć odpowiedzialna za przetwarzanie językowe ogranicza się do tych dwóch obszarów. Już sam Carl Wernicke uważał, że jedynie najbardziej podstawowe funkcje mogą być realizowane w przypisanym im obszarze kory, a pozostałe muszą zależeć od połączeń różnych regionów. Pozostaje pytanie, które z nich są tymi najbardziej podstawowymi i jak drobne obszary powinno się wyróżniać, by w pełni dostrzegać ich złożoność. ©

Ten materiał jest bezpłatny, bo Fundacja Tygodnika Powszechnego troszczy się o promowanie czytelnictwa i niezależnych mediów. Wspierając ją, pomagasz zapewnić "Tygodnikowi" suwerenność, warunek rzetelnego i niezależnego dziennikarstwa. Przekaż swój datek:

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]