od Lise Menn
Neurolingvistika se zabývá tím, jak je jazyk reprezentován v mozku: tedy jak a kde jsou v mozku uloženy naše znalosti jazyka (nebo jazyků), kterým mluvíme, rozumíme, čteme a píšeme, co se děje v našem mozku, když tyto znalosti získáváme, a co se děje, když je používáme v každodenním životě. Neurolingvisté se snaží odpovědět na tyto otázky: Co v našem mozku umožňuje lidskou řeč – proč je náš komunikační systém tak propracovaný a tak odlišný od komunikačního systému jiných zvířat? Používá jazyk stejný druh nervových výpočtů jako jiné kognitivní systémy, například hudba nebo matematika? Kde v mozku se nachází slovo, které jste se naučili? Jak se vám slovo „vybaví“, když ho potřebujete (a proč se vám někdy nevybaví?)
Jestliže umíte dva jazyky, jak mezi nimi přepínáte a jak zabráníte tomu, aby se navzájem rušily? Pokud se od narození učíte dva jazyky, jak se váš mozek liší od mozku člověka, který mluví pouze jedním jazykem, a proč? Je levá strana vašeho mozku skutečně „jazykovou stranou“? Pokud ztratíte schopnost mluvit nebo číst v důsledku mrtvice nebo jiného poškození mozku, jak dobře se můžete znovu naučit mluvit? Jaké druhy terapie pomáhají a jaké nové druhy jazykové terapie vypadají slibně? Mají lidé, kteří čtou jazyky psané zleva doprava (jako angličtina nebo španělština), jazyk na jiném místě než lidé, kteří čtou jazyky psané zprava doleva (jako hebrejština a arabština)? A co když čtete jazyk, který je psán pomocí jiného druhu symbolů místo abecedy, jako je čínština nebo japonština? Pokud jste dyslektik, v čem se váš mozek liší od mozku někoho, kdo nemá problémy se čtením? Jak je to v případě, že koktáte?“
Jak vidíte, neurolingvistika je hluboce spjata s psycholingvistikou, která se zabývá studiem kroků zpracování jazyka, které jsou nutné pro mluvení a porozumění slovům a větám, učení se prvním i pozdějším jazykům, a také zpracováním jazyka při poruchách řeči, jazyka a čtení. Informace o těchto poruchách jsou k dispozici u Americké asociace pro řeč a jazyk (ASHA) na adrese http://www.asha.org/public/.
Jak funguje náš mozek
Náš mozek uchovává informace v sítích mozkových buněk (neuronů a gliových buněk). Tyto neuronové sítě jsou nakonec propojeny s částmi mozku, které ovládají naše pohyby (včetně těch, které jsou potřebné k produkci řeči) a naše vnitřní a vnější vjemy (zvuky, pohledy, doteky a ty, které pocházejí z našich vlastních pohybů). Spojení v rámci těchto sítí mohou být silná nebo slabá a informace, kterou buňka vyšle, může zvýšit aktivitu některých sousedních buněk a potlačit aktivitu jiných. Pokaždé, když je spojení použito, je silnější. Hustě propojená sousedství mozkových buněk provádějí výpočty, které jsou integrovány s informacemi přicházejícími z jiných sousedství, což často zahrnuje smyčky zpětné vazby. Mnoho výpočtů se provádí současně (mozek je masivně paralelní informační procesor).
Učení informací nebo dovedností probíhá navazováním nových spojení a/nebo změnou síly stávajících spojení. Tyto místní i dálkové sítě propojených mozkových buněk vykazují plasticitu http://merzenich.positscience.com/?page_id=143 – to znamená, že se mohou po celý život měnit, což nám umožňuje učit se a zotavovat se (do určité míry) z poranění mozku. U lidí s afázií http://www.asha.org/public/speech/disorders/Aphasia.htm (ztráta řeči v důsledku poškození mozku) může intenzivní terapie a cvičení, třeba v kombinaci s transkraniální magnetickou stimulací (TMS), přinést výrazné zlepšení řeči i ovládání pohybů; viz sekce Afázie níže a odkazy tam zveřejněné. Počítačové metody umožňující takové intenzivní procvičování jazyka pod dohledem logopeda začínají být dostupné.
Kde se v mozku nachází jazyk?
Na tuto otázku je těžké odpovědět, protože činnost mozku je jako činnost obrovského města. Město je uspořádáno tak, aby lidé, kteří v něm žijí, mohli získat to, co potřebují k životu, ale nelze říci, že složitá činnost, jako je výroba výrobku, je „na“ jednom místě. Suroviny musí dorazit ve správný čas, jsou potřeba subdodavatelé, výrobek musí být vyexpedován různými směry. Stejné je to s naším mozkem. Nemůžeme říci, že jazyk je „v“ určité části mozku. Dokonce ani není pravda, že konkrétní slovo je „v“ jednom místě v mozku člověka; informace, které se spojují, když rozumíme nebo vyslovujeme nějaké slovo, přicházejí z mnoha míst v závislosti na tom, co dané slovo znamená. Například když rozumíme nebo vyslovíme slovo jako „jablko“, pravděpodobně použijeme informace o tom, jak jablka vypadají, jak se cítí, voní a chutnají, i když si to neuvědomujeme. Poslech, porozumění, mluvení a čtení tedy zahrnují činnosti v mnoha částech mozku. Některé části mozku se však na jazyce podílejí více než jiné.
Většina částí mozku, které jsou klíčové pro mluvený i psaný jazyk, se nachází v levé části mozkové kůry (levé hemisféře), a to bez ohledu na to, v jakém jazyce čtete a jak je napsán. Víme to, protože afázie je téměř vždy způsobena poškozením levé hemisféry, nikoliv pravé, bez ohledu na to, jakým jazykem mluvíte nebo čtete, nebo zda vůbec umíte číst. (To platí asi pro 95 % praváků a asi pro polovinu leváků.) Velká část mozku („bílá hmota“) se skládá z vláken, která vzájemně propojují různé oblasti, protože používání jazyka (a myšlení) vyžaduje rychlou integraci informací, které jsou uloženy a/nebo zpracovány v mnoha různých oblastech mozku.
Oblasti v pravé části jsou nezbytné pro efektivní komunikaci a pochopení smyslu toho, co lidé říkají. Pokud jste bilingvní, ale neučili jste se oba jazyky od narození, může být vaše pravá hemisféra poněkud více zapojena do vašeho druhého jazyka než do vašeho prvního jazyka. Náš mozek je do jisté míry plastický – to znamená, že jeho uspořádání závisí na našich zkušenostech i na naší genetické výbavě. Například mnoho „sluchových“ oblastí mozku, které se u lidí s normálním sluchem podílejí na porozumění mluvené řeči, se u lidí, kteří jsou od narození neslyšící nebo kteří ohluchli brzy (a nemají kochleární implantát), používá při (vizuálním) porozumění znakové řeči. A nevidomí lidé používají „vizuální“ oblasti mozku při zpracování slov napsaných Braillovým písmem, i když se Braillovo písmo čte hmatem. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-reading-region
Bilingvní mluvčí si osvojují zvláštní dovednosti v ovládání toho, který jazyk mají používat a zda je pro ně vhodné míchat jazyky podle toho, s kým mluví. Tyto dovednosti mohou být užitečné i pro jiné úkoly. http://www.nih.gov/researchmatters/may2012/05072012bilingual.htm
Afázie
Jaká je afázie? Je ztráta jazyka po poškození mozku opakem jeho učení? Lidé, kteří mají v důsledku poškození mozku potíže s mluvením nebo porozuměním jazyku, nejsou jako děti. Používání jazyka zahrnuje mnoho druhů znalostí a dovedností. U lidí s afázií se různě kombinují věci, které ještě zvládají způsobem podobným dospělým, a věci, které nyní dělají neobratně nebo vůbec. Ve skutečnosti můžeme u různých lidí s afázií pozorovat různé vzorce profilů ušetřených a oslabených jazykových schopností.
Terapie může lidem s afázií pomoci zlepšit nebo znovu získat ztracené dovednosti a co nejlépe využít zbývající schopnosti. Dospělí, kteří prodělali poškození mozku a stali se afatiky, se zotavují pomaleji než děti, které prodělaly stejný druh poškození, ale pokud mají dobrou jazykovou stimulaci a nemají další mozkové příhody nebo jiná poškození mozku, zlepšují se pomalu i po desetiletích. Další informace získáte u ASHA (http://www.asha.org/public/speech/disorders/Aphasia.htm), National Aphasia Association (http://aphasia.org/), Aphasia Hope (http://www.aphasiahope.org/) nebo Academy of Aphasia (http://www.academyofaphasia.org/ClinicalServices/)
Dyslexie a koktavost
Co s dyslexií a dětmi, které mají problémy naučit se mluvit, i když normálně slyší? Proč mají lidé problémy se čtením? Výzkumy naznačují, že dyslektici mají problémy se zpracováním zvuků jazyka a mají potíže s přiřazením tištěného slova ke zvukům. V rodinách s dyslexií a vývojovými poruchami jazyka byly zjištěny genetické rozdíly a geneticky podmíněné rozdíly v mozku a výzkum v této oblasti nám pomáhá pochopit, jak geny působí při nastavení počátečního „zapojení“ mozku nás všech. Existují spolehlivé důkazy, že vhodná jazyková terapie je účinná u dětí s vývojovými poruchami čtení a jazyka, včetně koktavosti. ASHA poskytuje užitečné informace o obou těchto poruchách: viz http://www.asha.org/public/speech/disorders/lbld.htm.
Jak se změnily neurolingvistické představy
Mnoho zavedených představ o neurolingvistice – zejména o rolích tradičních „jazykových oblastí“ (Brocovy oblasti, Wernickeovy oblasti) v levé mozkové hemisféře – bylo zpochybněno a v některých případech vyvráceno nejnovějšími důkazy. Pravděpodobně nejdůležitějšími nedávnými zjištěními jsou: 1) že rozsáhlé sítě zahrnující oblasti vzdálené tradičním jazykovým oblastem jsou hluboce zapojeny do používání jazyka, 2) že jazykové oblasti se podílejí také na zpracování nejazykových informací, jako jsou některé aspekty hudby http://www.youtube.com/watch?v=ZgKFeuzGEns, a 3) že korelace určitých oblastí mozku s konkrétními jazykovými poruchami jsou mnohem horší, než se předpokládalo. Tyto nové informace se staly dostupnými díky výraznému zlepšení naší schopnosti sledovat, co se děje v mozku, když lidé mluví nebo poslouchají, a díky shromáždění a analýze mnohaletých podrobných dat z testů afázie.
Jak se změnil neurolingvistický výzkum
Po více než sto let byl výzkum v neurolingvistice téměř zcela závislý na studiu porozumění a produkce jazyka u lidí s afázií. Tyto studie jejich jazykových schopností byly doplněny poměrně strohými informacemi o tom, kde se v mozku nachází poškození. Neurologové museli tuto informaci, jaká byla, odvodit na základě úvahy o tom, jaké další schopnosti byly ztraceny, a na základě pitevních informací, které nebyly často k dispozici. Několik pacientů, kteří se chystali podstoupit operaci ke zmírnění těžké epilepsie nebo nádorů, bylo možné studovat přímou stimulací mozku, pokud to bylo z lékařského hlediska nutné, aby se chirurg vyhnul oblastem nezbytným pro pacientovo používání jazyka.
Počítačové rentgenové studie rané generace (počítačová tomografie, CT) a rentgenové studie průtoku krve mozkem (angiogramy) začaly rozšiřovat experimentální a observační studie afázie v 70. letech 20. století, ale poskytovaly velmi hrubé informace o tom, kde se poškozená část mozku nachází. Tyto první techniky zobrazování mozku dokázaly zjistit pouze to, které části mozku mají vážné poškození nebo omezený průtok krve. Nemohly poskytnout informace o skutečné aktivitě, která v mozku probíhá, takže nemohly sledovat, co se děje při zpracování jazyka u normálních nebo afatických mluvčích. Studie normálních mluvčích se v tomto období většinou zabývaly tím, která strana mozku se nejvíce podílí na zpracování psaného nebo mluveného jazyka, protože tyto informace bylo možné získat z laboratorních úloh zahrnujících čtení nebo poslech za ztížených podmínek, například při poslechu různých druhů informací předkládaných oběma uším současně (dichotický poslech).
Od 90. let 20. století došlo v oblasti neurolingvistiky k obrovskému posunu. Díky moderním technologiím mohou vědci studovat, jak mozek normálních mluvčích zpracovává jazyk a jak poškozený mozek zpracovává a kompenzuje zranění. Tato nová technologie umožňuje sledovat mozkovou aktivitu, která probíhá, když lidé čtou, poslouchají a mluví, a také získat velmi jemné prostorové rozlišení umístění poškozených oblastí mozku. Jemné prostorové rozlišení pochází ze zobrazování magnetickou rezonancí (MRI), které poskytuje dokonalé snímky ukazující, které oblasti mozku jsou poškozeny; rozlišení CT vyšetření se také velmi zlepšilo. Sledování probíhající činnosti mozku lze provádět několika způsoby. Pro některé účely je nejlepší metodou detekce elektrických a magnetických signálů, které si neurony navzájem vysílají, pomocí senzorů mimo lebku (funkční magnetická rezonance, fMRI; elektroencefalografie, EEG; magnetoencefalografie, MEG; a potenciály související s událostmi, ERP). Další metodou je sledování optického signálu souvisejícího s událostmi, EROS; jde o detekci rychlých změn ve způsobu, jakým nervová tkáň rozptyluje infračervené světlo, které může proniknout lebkou a vidět asi centimetr do mozku. Třetí skupina metod zahrnuje sledování změn průtoku krve do různých oblastí mozku pomocí sledování koncentrace kyslíku (BOLD) nebo změn způsobu, jakým krev absorbuje blízké infračervené světlo (blízká infračervená spektroskopie, NIRS). Aktivitu mozku lze také dočasně změnit transkraniální magnetickou stimulací (stimulace z vnější strany lebky, TMS), takže vědci mohou sledovat účinky této stimulace na to, jak dobře lidé mluví, čtou a rozumí jazyku. Techniky NIRS, EROS, ERP a EEG jsou bezrizikové, takže je lze eticky použít pro výzkum normálních mluvčích i lidí s afázií, kterým by účast ve výzkumné studii nijak zvlášť neprospěla. TMS se také zdá být bezpečná.
Je velmi složité zjistit podrobnosti toho, jak se mohou informace z různých částí mozku kombinovat v reálném čase, takže další druh pokroku přinesl vývoj způsobů, jak pomocí počítačů simulovat části toho, co mozek může dělat během mluvení nebo čtení.
Vyšetřování toho, co přesně lidé s afázií a jinými jazykovými poruchami mohou a nemohou dělat, také nadále přispívá k našemu pochopení vztahů mezi mozkem a jazykem. Například porovnání toho, jak si lidé s afázií vedou v testech syntaxe, v kombinaci s podrobným zobrazením jejich mozku ukázalo, že existují významné individuální rozdíly v částech mozku, které se podílejí na používání gramatiky. Také porovnávání lidí s afázií v různých jazycích ukazuje, že různé typy afázie mají v různých jazycích poněkud odlišné příznaky v závislosti na tom, jaké příležitosti k chybám jednotlivé jazyky poskytují. Například v jazycích, které mají různé tvary pro zájmena mužského a ženského rodu nebo přídavná jména mužského a ženského rodu, se lidé s afázií mohou při mluvení dopouštět genderových chyb, ale v jazycích, které nemají různé tvary pro různé rody, se tento konkrétní problém nemůže projevit.
by: Lise Menn
Poděkování
Mnohokrát děkuji členům LSA Sheile E. Blumstein, Davidu Caplanovi, Garymu Dellovi, Nině Dronkers a Mattu Goldrickovi za velmi užitečné připomínky a návrhy.
Caplan, David, Gloria Waters, Gayle DeDe, Jennifer Michaud, & Amanda Reddy 2007. Studie syntaktického zpracování u afázie I: Behaviorální (psycholingvistické) aspekty. Brain and Language 101, 103-150.
Caplan, David, Gloria Waters, David Kennedy, Nathanial Alpert, Nikos Makris, Gayle DeDe, Jennifer Michaud, & Amanda Reddy. 2007. Studie syntaktického zpracování u afázie II: Neurologické aspekty. Brain and Language 101, 151-177.
*Dehaene, Stanislaus. 2009. Čtení v mozku. Viking Press.
*Gardner, Howard. 1975. Roztříštěná mysl: The Person After Brain Damage: Roztříštěná osobnost po poškození mozku. Vintage Books.
*Goodglass, Harold. 1993. Understanding Aphasia (Porozumění afázii). Academic Press.
Hickok, Greg. 2009. The functional neuroanatomy of language [Funkční neuroanatomie jazyka]. Physics of Life Reviews, 6, 121-143.
*Menn, Lise. 2011. Kapitola 2, How Brains Work, a kapitola 6, Analyzing Aphasic Speech and Communication, in Psycholinguistics: Úvod a aplikace. Plural Publishing.
*Patel, Aniruddh D. 2008. Music, Language, and the Brain [Hudba, jazyk a mozek]. Oxford University Press.
Ramus, Franck. 2006. Geny, mozek a poznávání: A roadmap for the cognitive scientist. Cognition 101, 247-269.
Turken, A.U. & Dronkers, N.F. The neural architecture of the language comprehension network: converging evidence from lesion and connectivity analyses. Frontiers in Systems Neuroscience, 2011, 5, 1-20
Modelování afázické řeči: http://langprod.cogsci.illinois.edu/cgi-bin/webfit.cgi