Hjerneområde, der styrer tonehøjden for menneskelig tale afsløret
En ny hjerneundersøgelse lokaliserer hjernens region, der er ansvarlig for vores evne til at ændre tonehøjden på vores stemme. Resultaterne kan hjælpe med at skabe en mere naturlig lydende protesestemmeboks.
Mennesker har en stemmeboks eller strubehoved, i modsætning til andre primater.
Som art kan vi producere flydende tale, der kan fremkalde en følelsesmæssig reaktion.
Dette er en gave for arten generelt, men det er en byrde for personer med problemer med strubehovedet.
For dem, der enten er født ude af stand til at tale eller som mister deres tale senere i livet, kan det kun hjælpe så meget at bruge en robotanordning.
Stephen Hawking og hans stemmesynthesizer er et af de mest bemærkelsesværdige tilfælde af et menneske, der bruger en protesisk stemmeboks.
Men selvom fysikeren var i stand til at tale noget ord i ordbogen, kunne hans maskine ikke lægge vægt på bestemte ord eller give det indtryk, at Hawking stillede et spørgsmål snarere end blot at sige en erklæring.
En gruppe forskere har erkendt potentialet for en enhed, der kunne give dem uden en fungerende stemmeboks en realistisk lyd.
Holdet - baseret på University of California, San Francisco - har startet de første skridt mod en sådan opdagelse ved at bestemme, hvilket område af hjernen der er ansvarlig for at kontrollere tonehøjde i menneskelig tale.
Betydningen af tonehøjde
Pitch giver os mulighed for at formidle stemning eller vægt, når vi taler. Høj og lav tonehøjde er skabt af vibrationer fra stemmebånd. Disse styres igen af spændinger i foldene, der kommer fra bøjende muskler, hvilket forårsager en hurtigere vibration.
Undersøgelsen, der blev offentliggjort i tidsskriftet Celle, med det formål at se, hvilke hjerneområder der blev aktiveret, da forskellige tonehøjder blev oprettet. Dette kunne kun gøres ved at studere folks hjerner, når de taler i realtid.
Heldigvis er seniorforfatter Dr. Edward F. Chang en neurokirurg, der arbejder med en række epilepsipatienter. Nogle af hans patients hjerner er udstyret med små elektroder, der kan hjælpe med at bestemme oprindelsen til et anfald.
Ved hjælp af den samme påvisningsmetode, der er kendt som elektrokortikografi, rekrutterede forskerne frivillige fra denne gruppe af epilepsipatienter.
De blev alle bedt om at gentage følgende sætning: "Jeg sagde aldrig, at hun stjal mine penge." Hver gang blev deltagerne instrueret i at lægge vægt på et andet ord for at ændre sætningens betydning (og tonehøjden på deres stemme).
Ved nøje at studere hjerneaktivitet fandt holdet, at neuroner i et bestemt hjerneområde - den dorsale larynxmotoriske cortex - blev aktiveret, når tonehøjden blev ændret. Da tonehøjden blev højere, viste området mere aktivitet.
Ud over at undersøge aktivitet, forskere også elektrisk stimulerede neuroner i dette område. Dette fik strubehovedmusklerne til at bøjes og endda bedt om en vokal respons hos nogle patienter.
Deltagerne oplevede også at lytte tilbage til deres egne stemmer, hvilket forårsagede et svar i ryggen.
Udvikling af proteser
Resultaterne kunne hjælpe forskere med at finde ud af, hvordan den menneskelige hjerne formår at efterligne andres stemmer.
Selvfølgelig vil dette gå et stykke hen imod at forklare, hvordan hjernen hos efterlignere fungerer, men det har større betydning; det kunne hjælpe med at konstruere en protese stemmeboks, der giver patienterne en naturlig stemme, der giver dem mulighed for at tale på en mere realistisk og mindre ensformig måde.
”Du vil virkelig gerne have en protese til at bære højttalernes følelsesmæssige indhold. Det er ikke nok bare at fange ordene, for så meget af det, vi kommunikerer, er, hvordan vi siger noget. "
Hovedforfatter Benjamin Dichter
Forskerne er endnu ikke færdige med deres arbejde. Sammen med at studere, hvordan en sådan protese kunne udvikles, ser de også på "reverse engineering" af hjernens tonehøjdekontrol.
Dette betyder at forsøge at forudsige hvilket ord der understreges bare ved at studere hjernens neurale aktivitet.
Én ting er klar: der er meget mere at lære om den menneskelige stemme.
