Descubren secretos del habla humana

La manera en que el cerebro ejerce un control sinfónico del tracto vocal durante el acto de hablar.

Arriba: dibujo del tracto vocal para tres consonantes (/b/, /d/, /g/), producidos por oclusión de los labios, punta de la lengua y cuerpo de la lengua respectivamente (flecha roja). Abajo: espectrograma correspondiente (frecuencia versus tiempo). (Crédito: Kristofer E. Bouchard et al./Nature)

Un equipo de investigadores de Universidad de San Francisco ha puesto al descubierto las bases neurológicas del control motor del habla, la actividad compleja coordinada de diminutas regiones del cerebro que controlan labios, quijada, lengua y laringe mientras hablamos.

La investigación tiene implicaciones potenciales para el desarrollo de interfases cerebro-computadora, para habla artificial y para el tratamiento de trastornos del habla. La investigación también arroja luz sobre esta capacidad, la cual es única en los seres humanos pero muy pobremente entendida.

“El habla es probablemente la actividad motora más compleja que realizamos”, dijo Edward Chang, neurocirujano del Centro de Epilepsia en la Universidad de San Francisco (UCSF).

Eso se debe a que la palabra hablada requiere numerosos esfuerzos “articuladores” en el tracto vocal –labios, lengua, quijada y laringe– pero los científicos no han entendido la manera en que los movimientos de estos distintos articuladores se coordinan con precisión en el cerebro.

Para comprender la manera en que el habla funciona, Chang y sus colegas grabaron la actividad eléctrica directamente del cerebro de tres personas a las que se realizaba cirugía en la UCSF y utilizaron esa información para determinar la organización espacial de la “corteza sensomotora del habla” que controla labios, lengua, quijada y laringe mientras hablamos. Esto les proporcionó un mapa de qué partes del cerebro controlan qué partes del tracto vocal.

Acto seguido, el equipo aplicó un sofisticado y novedoso método conocido como análisis “estado-espacial” para estudiar los patrones complejos espaciales y temporales de la actividad neuronal en la corteza sensomotora del habla que se ejecuta al momento que alguien habla. Este método reveló una sofisticación sorprendente en la manera como la corteza sensomotora del habla funciona.

Encontraron que está área cortical tiene una estructura cíclica y jerárquica que ejerce un control sinfónico y de fracción de segundo sobre la lengua, quijada, laringe y labios.

“Estas propiedades podrían reflejar estrategias corticales para simplificar en mucho la compleja coordinación de los articuladores en el habla fluida”, dijo  Kristofer Bouchard, autor principal del artículo.

De la misma manera que una orquesta sinfónica confía en todos los participantes para coordinar su inicio, ritmo y golpes para crear música, el habla demanda una acción bien coordinada de varias regiones del cerebro dentro de la corteza sensomotora del habla.

La grabación de la actividad neuronal durante una cirugía del cerebro es directa y más rápida que otros métodos no invasivos, y mostró cambios en la actividad eléctrica en el orden de pocos milisegundos.

Con anterioridad a esta investigación, la mayoría de lo que los científicos sabían sobre esta región del cerebro se basaba en estudios que datan de la década de los 40s, que utilizaban estimulación eléctrica de puntos individuales del cerebro, causando así un tic en partes del rostro y la garganta. Este método de estimulación focal, sin embargo, nunca pudo provocar un sonido de habla significativo.

Chang y sus colegas utilizaron un método enteramente distinto para estudiar la actividad del cerebro durante el habla natural utilizando para ello implantes de arreglos de electrodos. Los pacientes leían de una lista de sílabas en inglés –como bah, dee, goo. Los investigadores grabaron la actividad eléctrica dentro de la corteza motora del habla y mostraron cómo patrones distintos del cerebro se generan para distintas vocales y consonantes en el habla.

“Aunque utilizamos el idioma inglés, descubrimos que los patrones clave encontrados son los observados por lingüistas alrededor del mundo –lo que sugiere principios universales para el habla en todas las culturas”, dijo Chang.

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