研究者たちは、人間の脳が話す前に言葉を形成する仕組みについて画期的な発見をしました。Neuropixelsプローブを使用して、彼らはニューロンが音声をどのように表現し、それを言語に組み立てるかをマッピングしました。
この研究は、話の制作に関与する複雑な認知段階を明らかにするだけでなく、言語障害の治療の可能性を開くものです。この技術は、神経障害を抱える人々に利益をもたらす、合成音声のための人工義肢の開発につながる可能性があります。
主な事実:
- この研究では、高度なNeuropixelsプローブを使用して、脳内のニューロン活動を記録し、言葉の考え方と製造方法を示しています。
- 研究者は、話すことと聞くことの両方に特化したニューロンを発見し、言語制作と理解のために別々の脳の機能があることを明らかにしました。
- これらの発見は、言語障害の治療法の開発や、合成音声のための脳-機械インターフェースの実現に貢献できる可能性があります。
出典: ハーバード大学
ハーバード大学附属マサチューセッツ総合病院の研究者によって率いられた新しい研究は、高度な脳記録技術を使用して、人間の脳内のニューロンが協力して言葉を考え、それを発声しています。
これらの発見は、子音や母音などの音声が話される前に脳内でどのように表現され、言語制作中にそれらがどのように組み合わさるかの詳細な地図を提供しています。
このNature誌に掲載された研究は、言語障害の理解と治療の向上につながる可能性があります。
「話すことは通常簡単に思えますが、私たちの脳は自然な話の制作において多くの複雑な認知段階を実行しています。言いたい言葉を考え、発話の動きを計画し、意図した発声を行う」と述べる主著者であるZiv Williams氏は、MGHおよびハーバード医学部の神経外科准教授です。
「私たちの脳はこれらの偉業を驚くほど速く行います — 自然な会話ではおおよそ秒間3語 — 並外れて少ないエラーで。しかし、この偉業をどのように正確に達成しているかは謎のままです。」
彼らはNeuropixelsプローブと呼ばれる先端技術を使用して、人間の脳の前頭前野、すなわち前頭部位の単一のニューロンの活動を記録したとき、Williams氏と彼の同僚は、言語制作に関与し、話す能力の基盤となる可能性がある細胞を特定しました。また、脳には話すことと聞くことに特化した別々のニューロンのグループが存在することも明らかにしました。
「Neuropixelsプローブの人間での使用は最初にMGHで開発されました。」とWilliams氏は述べています。「これらのプローブは驚くべきもので、人間の髪の幅よりも小さいですが、同時に数十、あるいは数百の個々のニューロンの活動を同時に記録できる数百のチャンネルを備えています。」
Williams氏は、この記録技術の開発において、MGHおよびハーバード医学部の神経学の教授であるSydney Cash氏と共同で取り組み、研究を主導しました。
研究は、ニューロンが話された単語を構築する際に関与する最も基本的な要素を示しています。（単純な音素と呼ばれる単語の音から音節といったより複雑な連なりへと組み立てられるまでのプロセス）
例えば、「da」という子音は、歯の裏にある硬い口蓋に舌を触れさせることで生成され、これが単語「dog」を生み出すために必要です。研究者たちは個々のニューロンを記録することで、この音素がはっきりと話される前に特定のニューロンが活動することを発見しました。他のニューロンは、音素を音節に組み立てるといった単語構築のより複雑な側面を反映していました。
彼らの技術により、研究者たちは個々の人が話すであろう音声を確実に特定できることを示しました。つまり、科学者は単語が実際に話される前に、どの子音と母音の組み合わせが生まれるかを予測できます。この能力は、合成音声を生成できる人工義肢や脳-機械インターフェースの構築に活用でき、様々な患者に利益をもたらす可能性があります。
「言語とスピーチのネットワークの乱れは、脳卒中、外傷性脳損傷、腫瘍、神経変性疾患、神経発達疾患など、さまざまな神経疾患で観察されています」と、Williams研究室の博士研究員であり、この研究の共著者であるArjun Khanna氏は述べています。
「私たちの希望は、スピーチと言語を可能にする基本的な神経回路の理解が、これらの障害の治療法の開発の道を拓くことです。」
研究者たちは、今後もより複雑な言語プロセスに取り組み、人々が言いたい言葉をどのように選択するか、そして脳が言葉を組み立てて他者に個々の思考や感情を伝えるかに関連する質問を調査することで、研究を拡大していくことを望んでいます。
著者: MGH Communications（MGH通信）
出典: Harvard（ハーバード大学）
連絡先: MGH Communications – Harvard
画像: 画像はNeuroscience Newsにクレジットされています
元の研究: オープンアクセス。
"Single-neuronal elements of speech production in humans" by Ziv Williams et al. Nature
リンク先はアメリカのNeuroscience Newsというサイトの記事になります。（原文：英語）