av Lise Menn

Neurolingvistik är studiet av hur språket representeras i hjärnan: det vill säga hur och var våra hjärnor lagrar våra kunskaper om språket (eller språken) som vi talar, förstår, läser och skriver, vad som händer i våra hjärnor när vi tillägnar oss den kunskapen, och vad som händer när vi använder den i vårt dagliga liv. Neurolingvister försöker besvara frågor som dessa: Vad i våra hjärnor gör mänskligt språk möjligt – varför är vårt kommunikationssystem så utstuderat och skiljer sig så mycket från andra djurs system? Använder språket samma typ av neurala beräkningar som andra kognitiva system, t.ex. musik eller matematik? Var i din hjärna finns ett ord som du har lärt dig? Hur ”kommer ett ord till minnet” när du behöver det (och varför kommer det ibland inte till dig?)

Om du kan två språk, hur växlar du då mellan dem och hur förhindrar du att de stör varandra? Om du lär dig två språk från födseln, hur skiljer sig din hjärna från hjärnan hos någon som bara talar ett språk, och varför? Är din vänstra hjärnhalva verkligen ”språksidan”? Om du förlorar förmågan att tala eller läsa på grund av en stroke eller annan hjärnskada, hur väl kan du lära dig att tala igen? Vilka typer av terapi är kända för att hjälpa, och vilka nya typer av språkterapi ser lovande ut? Har människor som läser språk som skrivs från vänster till höger (som engelska eller spanska) språket på en annan plats än människor som läser språk som skrivs från höger till vänster (som hebreiska och arabiska)? Hur är det om man läser ett språk som skrivs med hjälp av någon annan typ av symboler i stället för ett alfabet, som kinesiska eller japanska? Om du är dyslektiker, på vilket sätt skiljer sig din hjärna från hjärnan hos någon som inte har några problem med att läsa? Hur är det om du stammar?

Som du ser är neurolingvistiken djupt sammanflätad med psykolingvistiken, som är studiet av de språkbearbetningssteg som krävs för att tala och förstå ord och meningar, lära sig första och senare språk, och även av språkbearbetning vid störningar i tal, språk och läsning. Information om dessa störningar finns hos American Speech-Language Hearing Association (ASHA), på http://www.asha.org/public/.

Hur vår hjärna fungerar

Vår hjärna lagrar information i nätverk av hjärnceller (neuroner och gliaceller). Dessa neurala nätverk är i slutändan kopplade till de delar av hjärnan som kontrollerar våra rörelser (inklusive de som behövs för att producera tal) och våra inre och yttre förnimmelser (ljud, syner, beröring och de som kommer från våra egna rörelser). Förbindelserna inom dessa nätverk kan vara starka eller svaga, och den information som en cell sänder ut kan öka aktiviteten hos vissa av dess grannar och hämma aktiviteten hos andra. Varje gång en förbindelse används blir den starkare. Tätt sammankopplade grannskap av hjärnceller utför beräkningar som integreras med information som kommer från andra grannskap, vilket ofta innebär återkopplingsslingor. Många beräkningar utförs samtidigt (hjärnan är en massivt parallell informationsprocessor).

Lärande av information eller en färdighet sker genom att upprätta nya förbindelser och/eller ändra styrkan hos befintliga förbindelser. Dessa lokala och långväga nätverk av sammankopplade hjärnceller uppvisar plasticitet http://merzenich.positscience.com/?page_id=143 – det vill säga att de kan fortsätta att förändras under hela livet, vilket gör att vi kan lära oss och återhämta oss (i viss mån) från hjärnskador. För personer med afasi http://www.asha.org/public/speech/disorders/Aphasia.htm (språkförlust på grund av hjärnskada) kan, beroende på hur allvarlig skadan är, intensiv terapi och träning, kanske i kombination med transkraniell magnetstimulering (TMS), ge stora förbättringar i språket såväl som i rörelsekontrollen; se avsnittet om afasi nedan och de länkar som lagts ut där. Datorbaserade metoder för att möjliggöra sådan intensiv språkträning under övervakning av en logoped börjar bli tillgängliga.

Var finns språket i hjärnan?

Denna fråga är svår att besvara, eftersom hjärnans aktivitet är som aktiviteten i en stor stad. En stad är organiserad så att människor som bor i den kan få det de behöver för att leva på, men man kan inte säga att en komplex aktivitet, som att tillverka en produkt, finns ”på” ett ställe. Råvaror måste anlända vid rätt tidpunkt, underleverantörer behövs, produkten måste skeppas ut i olika riktningar. Det är samma sak med våra hjärnor. Vi kan inte säga att språket finns ”i” en viss del av hjärnan. Det är inte ens sant att ett visst ord finns ”på” ett ställe i en persons hjärna; den information som samlas när vi förstår eller säger ett ord anländer från många ställen, beroende på vad ordet betyder. När vi till exempel förstår eller säger ett ord som ”äpple” använder vi sannolikt information om hur äpplen ser ut, känns, luktar och smakar, även om vi inte är medvetna om att vi gör det. Att lyssna, förstå, tala och läsa innebär alltså aktiviteter i många delar av hjärnan. Vissa delar av hjärnan är dock mer involverade i språket än andra delar.

De flesta av de delar av hjärnan som är avgörande för både talat och skrivet språk finns på den vänstra sidan av hjärnbarken (den vänstra hemisfären), oavsett vilket språk du läser och hur det är skrivet. Vi vet detta eftersom afasi nästan alltid orsakas av en skada på vänster hjärnhalva, inte av en skada på höger hjärnhalva, oavsett vilket språk du talar eller läser, eller om du kan läsa överhuvudtaget. (Detta gäller för ungefär 95 % av högerhänta personer och ungefär hälften av vänsterhänta personer). En stor del av hjärnan (den ”vita substansen”) består av fibrer som förbinder olika områden med varandra, eftersom användning av språk (och tänkande) kräver snabb integrering av information som lagras och/eller bearbetas i många olika hjärnområden.

Asområden i den högra sidan är viktiga för att kommunicera effektivt och för att förstå poängen med vad folk säger. Om du är tvåspråkig men inte lärde dig båda språken från födseln kan din högra hemisfär vara något mer involverad i ditt andra språk än i ditt första språk. Våra hjärnor är i viss mån plastiska – det vill säga att deras organisation beror på våra erfarenheter såväl som på vår genetiska begåvning. Till exempel används många av de ”auditiva” områdena i hjärnan, som är involverade i förståelsen av talat språk hos personer med normal hörsel, för att (visuellt) förstå teckenspråk hos personer som är döva från födseln eller som blev döva tidigt (och som inte har cochleaimplantat). Och blinda människor använder de ”visuella” områdena i hjärnan för att förstå ord som är skrivna i punktskrift, även om punktskrift läses genom beröring. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-reading-region

Bilinguala talare utvecklar särskilda färdigheter för att kontrollera vilket språk de ska använda och om det är lämpligt för dem att blanda sina språk, beroende på vem de talar med. Dessa färdigheter kan vara användbara även för andra uppgifter. http://www.nih.gov/researchmatters/may2012/05072012bilingual.htm

Afasi

Hur ser afasi ut? Är det att förlora språket efter en hjärnskada motsatsen till att lära sig det? Personer som har svårt att tala eller förstå språket på grund av en hjärnskada är inte som barn. Att använda språket innebär många typer av kunskaper och färdigheter. Personer med afasi har olika kombinationer av saker som de fortfarande kan göra på ett vuxenliknande sätt och saker som de nu gör klumpigt eller inte alls. Faktum är att vi kan se olika mönster av profiler av sparade och försämrade språkliga förmågor hos olika personer med afasi.

Terapi kan hjälpa personer med afasi att förbättra eller återfå förlorade färdigheter och använda kvarvarande förmågor på bästa sätt. Vuxna som har fått en hjärnskada och blivit afasiska återhämtar sig långsammare än barn som har fått samma typ av skada, men de fortsätter att förbättras långsamt under årtionden om de får god språkstimulering och inte får ytterligare slaganfall eller andra hjärnskador. Mer information finns hos ASHA (http://www.asha.org/public/speech/disorders/Aphasia.htm), National Aphasia Association (http://aphasia.org/), Aphasia Hope (http://www.aphasiahope.org/) eller Academy of Aphasia (http://www.academyofaphasia.org/ClinicalServices/)

Dyslexi och stamning

Hur är det med dyslexi och barn som har problem med att lära sig prata trots att de kan höra normalt? Varför har människor lässvårigheter? Forskning tyder på att dyslektiker har problem med att bearbeta språkets ljud och har svårt att relatera det tryckta ordet till ljuden. Genetiska skillnader och genetiskt baserade skillnader i hjärnan har hittats i familjer med dyslexi och språkutvecklingsstörningar, och forskningen på detta område hjälper oss att förstå hur generna fungerar när det gäller att skapa den ursprungliga ”kabeldragningen” i alla våra hjärnor. Det finns solida bevis för att lämplig språkbaserad terapi är effektiv för barn med utvecklingsstörningar i läsning och språk, inklusive stamning. ASHA tillhandahåller användbar information om båda dessa störningar: se http://www.asha.org/public/speech/disorders/lbld.htm.

Hur neurolingvistiska idéer har förändrats

Många etablerade idéer om neurolingvistik – särskilt rollerna för de traditionella ”språkområdena” (Brocas område, Wernickes område) i hjärnans vänstra hjärnhalva – har ifrågasatts och i vissa fall omkullkastats av nya bevis. De viktigaste fynden på senare tid är förmodligen 1) att omfattande nätverk som omfattar områden som ligger långt från de traditionella språkområdena är djupt involverade i språkanvändningen, 2) att språkområdena också är involverade i bearbetningen av icke-språklig information, t.ex. vissa aspekter av musik http://www.youtube.com/watch?v=ZgKFeuzGEns, och 3) att korrelationerna mellan vissa områden i hjärnan och vissa språkliga funktionsnedsättningar är mycket sämre än vad man hade trott. Denna nya information har blivit tillgänglig tack vare stora förbättringar av vår förmåga att se vad som händer i hjärnan när människor talar eller lyssnar, och tack vare ackumuleringen och analysen av många års detaljerade testdata om afasi.

Hur den neurolingvistiska forskningen har förändrats

Under mer än hundra år var forskningen inom neurolingvistik nästan helt beroende av studier av språkförståelse och språkproduktion hos personer med afasi. Dessa studier av deras språkförmåga kompletterades med relativt grov information om var skadan var lokaliserad i hjärnan. Neurologerna var tvungna att härleda denna information, sådan den var, genom att ta hänsyn till vilka andra förmågor som gått förlorade och genom obduktionsinformation, som inte ofta var tillgänglig. Några få patienter som var på väg att genomgå en operation för att lindra svår epilepsi eller tumörer kunde studeras genom direkt hjärnstimulering, när det var medicinskt nödvändigt för att leda kirurgen bort från områden som var viktiga för patientens användning av språket.

Den tidiga generationens datoriserade röntgenundersökningar (CAT-scanningar, CT-scanningar) och röntgenundersökningar av det cerebrala blodflödet (angiogram) började komplettera experimentella och observationsstudier av afasi på 1970-talet, men de gav mycket grov information om var den skadade delen av hjärnan var belägen. Dessa tidiga hjärnavbildningsmetoder kunde endast se vilka delar av hjärnan som hade allvarliga skador eller begränsat blodflöde. De kunde inte ge information om den faktiska aktivitet som ägde rum i hjärnan, så de kunde inte följa vad som hände under språkbearbetningen hos normala eller afasiska talare. Studier av normala talare under den perioden tittade mestadels på vilken sida av hjärnan som var mest involverad i bearbetningen av skrivet eller talat språk, eftersom denna information kunde fås från laboratorieuppgifter där man läste eller lyssnade under svåra förhållanden, t.ex. genom att lyssna på olika typer av information som presenterades för de två öronen samtidigt (dikotisk lyssning).

Sedan 1990-talet har det skett en enorm förskjutning inom området neurolingvistik. Med modern teknik kan forskarna studera hur hjärnan hos normalt talande personer bearbetar språk och hur en skadad hjärna bearbetar och kompenserar för skador. Den nya tekniken gör det möjligt för oss att spåra den hjärnaktivitet som pågår när människor läser, lyssnar och talar, och även att få en mycket fin rumslig upplösning av var skadade områden i hjärnan är belägna. Den fina rumsliga upplösningen kommer från magnetisk resonanstomografi (MRT), som ger utsökta bilder som visar vilka hjärnområden som är skadade; upplösningen av datortomografi har också förbättrats enormt. Spårning av hjärnans pågående aktivitet kan göras på flera olika sätt. För vissa ändamål är den bästa metoden att upptäcka de elektriska och magnetiska signaler som neuronerna skickar till varandra med hjälp av sensorer utanför skallen (funktionell magnetresonanstomografi, fMRI, elektroencefalografi, EEG, magnetoencefalografi, MEG, och händelserelaterade potentialer, ERP). En annan metod är att observera den händelserelaterade optiska signalen, EROS, som innebär att man upptäcker snabba förändringar i det sätt på vilket nervvävnaden sprider infrarött ljus, vilket kan tränga igenom skallen och se ungefär en tum in i hjärnan. En tredje familj av metoder innebär att man följer förändringar i blodflödet till olika områden i hjärnan genom att titta på syrekoncentrationer (BOLD) eller på förändringar i hur blodet absorberar nära infrarött ljus (nära-infraröd spektroskopi, NIRS). Hjärnaktiviteten kan också ändras tillfälligt genom transkraniell magnetisk stimulering (stimulering från utsidan av skallen, TMS), så att forskarna kan se effekterna av denna stimulering på hur väl människor talar, läser och förstår språk. NIRS-, EROS-, ERP- och EEG-teknikerna är riskfria, så de kan etiskt sett användas för forskning på normalt talande personer, liksom på personer med afasi som inte skulle gynnas särskilt mycket av att delta i en forskningsstudie. TMS verkar också vara säkert.

Det är mycket komplicerat att räkna ut detaljerna i hur informationen från olika delar av hjärnan kan kombineras i realtid, så en annan typ av framsteg har kommit från utvecklingen av sätt att använda datorer för att simulera delar av vad hjärnan kan göra under tal eller läsning.

Undersökningar av exakt vad personer med afasi och andra språkstörningar kan göra och inte kan göra fortsätter också att bidra till vår förståelse av sambanden mellan hjärna och språk. Till exempel har jämförelser av hur personer med afasi presterar på syntaxtester, i kombination med detaljerade avbildningar av deras hjärnor, visat att det finns viktiga individuella skillnader i de delar av hjärnan som är involverade i användningen av grammatik. Jämförelser av personer med afasi mellan olika språk visar också att de olika typerna av afasi har något olika symtom på olika språk, beroende på vilka typer av möjligheter till fel som varje språk erbjuder. I språk som har olika former för maskulina och feminina pronomen eller maskulina och feminina adjektiv kan personer med afasi till exempel göra genusfel när de talar, men i språk som inte har olika former för olika kön kan det problemet inte uppstå.

av: Lise Menn

Acknowledgements

Mycket tack till LSA-medlemmarna Sheila E. Blumstein, David Caplan, Gary Dell, Nina Dronkers och Matt Goldrick för mycket användbar feedback och förslag.

Föreslagen läsning (*) och referenser

Caplan, David, Gloria Waters, Gayle DeDe, Jennifer Michaud, & Amanda Reddy 2007. En studie av syntaktisk bearbetning vid afasi I: Beteendemässiga (psykolingvistiska) aspekter. Brain and Language 101, 103-150.

Caplan, David, Gloria Waters, David Kennedy, Nathanial Alpert, Nikos Makris, Gayle DeDe, Jennifer Michaud, & Amanda Reddy. 2007. En studie av syntaktisk bearbetning vid afasi II: Neurologiska aspekter. Brain and Language 101, 151-177.

*Dehaene, Stanislaus. 2009. Läsning i hjärnan. Viking Press.

*Gardner, Howard. 1975. The Shattered Mind: The Person After Brain Damage. Vintage Books.

*Goodglass, Harold. 1993. Att förstå afasi. Academic Press.

Hickok, Greg. 2009. Språkets funktionella neuroanatomi. Physics of Life Reviews, 6, 121-143.

*Menn, Lise. 2011. Kapitel 2, How Brains Work, och kapitel 6, Analyzing Aphasic Speech and Communication, i Psycholinguistics: Introduktion och tillämpningar. Plural Publishing.

*Patel, Aniruddh D. 2008. Musik, språk och hjärnan. Oxford University Press.

Ramus, Franck. 2006. Gener, hjärnor och kognition: En färdplan för den kognitiva forskaren. 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

Modellering av afasiskt språk: http://langprod.cogsci.illinois.edu/cgi-bin/webfit.cgi