Eduscience

Eduscience

Postrzeganie czasu jest dla funkcjonowania ludzkiego umysłu kluczowe. Jego zaburzenie powoduje trudności np. w komunikacji językowej. Prowadzone przez nas badania pokazują, jak można naprawić zepsuty „zegar neuronalny” u osób z trudnościami w porozumiewaniu się.

Programowanie i wykonywanie ruchów, podejmowanie decyzji, uwaga, przyswajanie nowych informacji, pamięć i oczywiście język. Wszystkie te funkcje poznawcze osadzone są w „przedjęzykowych” mechanizmach neuronalnych, kształtujących działanie sieci neuronalnej i charakteryzują się określoną dynamiką, czyli przebiegiem w czasie. Mierzone w milisekundach interwały stanowią neuronalny wzorzec (matrycę), na podstawie którego umysł przetwarza informacje.Uszkodzenia mózgu, choroby neurodegeneracyjne u dorosłych lub neurorozwojowe u dzieci mogą powodować rozregulowanie tego wzorca.

 

Znaczące milisekundy

 

Bodźce, które nieustannie napływają do mózgu człowieka – często w szybkim następstwie czasowym – są przetwarzane sekwencyjnie, ponieważ ich jednoczesna analiza mogłaby doprowadzić do szybkiego przeciążenia sieci neuronalnej. Dlatego też tak ważne są mechanizmy integrujące, czyli scalające jednostkowe zdarzenia, działające w odpowiednich, ściśle zdefiniowanych „oknach czasowych”. Mózg jest w stanie odróżnić od siebie bodźce, jeśli dzielą je odstępy (interwały) długości przynajmniej 40 milisekund. Na tej właściwości opiera się komunikacja językowa. Najkrótsze głoski (spółgłoski zwarte) typu t, d, k, g, p, b trwają w różnych językach naturalnych właśnie ok. 40 milisekund. W mowie naturalnej nie ma możliwości ich wydłużenia, ponieważ wtedy wybrzmiewa następująca najczęściej po spółgłosce samogłoska. Tak krótki czas trwania spółgłosek stwarza kłopoty osobom z deficytami czasowego opracowywania informacji. Pacjenci z zaburzeniami matrycy czasowej mają więc trudności w różnicowaniu słów typu „Tomek – domek” czy „półka – bułka”. Mniejsze problemy sprawia percepcja spółgłosek szczelinowych (s, z, w, f) oraz samogłosek, które w mowie naturalnej możemy wydłużać nawet do 200 milisekund.

Oprócz zegara milisekundowego na zachowanie człowieka wpływa także mechanizm o zakresie rzędu kilku sekund.W takim mniej więcej rytmie tworzymy w wypowiedziach słownych logicznie ciągi wyrazów (frazy). Żeby wypowiedź została właściwie odebrana, po grupie słów musi nastąpić przerwa potrzebna słuchaczowi do właściwego odbioru informacji, a mówcy do zaplanowania kolejnej frazy. Co ciekawe, taki kilkusekundowy rytm nie zależy od języka, w którym tworzone są teksty – taka sama rytmika charakteryzuje polski, niemiecki czy angielski, ale także języki tonalne, np. chiński. Kilkusekundowa rytmizacja jest widoczna również w aktywności ruchowej – tyle właśnie czasu zajmuje gest pozdrowienia przez machanie ręką czy skinienie głową oraz przywitanie przez podanie ręki. Uścisk dłoni trwający dłużej lub krócej jest odbierany jako znaczący, uciążliwy lub nieprzyjemny, ponieważ wypada z typowych ram czasowych, w jakich działa mózg. Mowę i ruch kontroluje podobny program neuronalny, co wynika z reprezentacji neuroanatomicznej – obszary czuciowo-ruchowe odpowiadające za ruch i mowę leżą blisko siebie w pierwotnej okolicy ruchowej płata czołowego. Właśnie z powodu tego sąsiedztwa terapia logopedyczna często daje pozytywne efekty, jeśli obejmuje również ćwiczenia ręki.

Podobna do języka mówionego segmentacja czasowa występuje w języku migowym, a niesłyszące dzieci nabywające język migowy jako macierzysty przechodzą podobne etapy rozwoju mowy, jak ich słyszący rówieśnicy. Różnica dotyczy jedynie wyjścia „z systemu”, które w języku mówionym następuje przez poprzez aparat artykulacyjny, a w migowym – przez ruchy ręki.

 

Neuronalni gracze

 

Twórcą koncepcji mechanizmów czasowych kontrolujących porozumiewanie się za pomocą języka jest klasyk badań nad mózgiem Ernst Pöppel z Instytutu Psychologii Medycznej Uniwersytetu Monachijskiego, który od wielulat – wspólnie z zespołem Pracowni Neuropsychologii IBD PAN – prowadzi badania nad neuronalnym podłożem zaburzeń mowy. Jego teoria jest od niemal 20 lat wykorzystywana w praktyce klinicznej. Michael Merzenich z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco oraz Paula Tallal z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego w pionierskiej pracy opublikowanej w „Science” w 1996 roku udokumentowali pozytywne skutki terapii opartej na przestrajaniu mózgowego „zegara” u dzieci opóźnionych w rozwoju mowy. Początkowo ich program badawczy obejmował zestaw ćwiczeń do biernego słuchania przekształconej komputerowo mowy, którą spowolniono nawet o połowę w stosunku do zwykłej prędkości, z jaką wymawiane są wyrazy. W nagraniach tych dodatkowo wzmacniano akustycznie trudniejsze percepcyjnie spółgłoski zwarte, dzięki czemu stawały się bardziej wyraziste dla słuchacza. Korzystanie z programu przynosiło imponujące rezultaty: już po czterech tygodniach ćwiczeń opóźnienie mowy u leczonych dzieci istotnie się zmniejszało. Wkrótce program został rozwinięty w pełną wersję o nazwie Fast ForWord, która stała się znanym w USA narzędziem terapeutycznym.

Program składa się z zestawu gier komputerowych...

Dalszy ciąg artykułu znajduje się tutaj



Autorką tekstu jest prof. Elżbieta Szeląg


Tekst pochodzi z portalu Naukaonline.pl, magazynu Polskiej Akademii Nauk ACADEMIA.

Fot. courtesy of Massachusetts General Hospital and Draper Labs, źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Neuronal_activity_DARPA.jpg?uselang=pl, dostęp: 04.05.2017