文摘
语言和音乐是重要的方式,我们相互通信。大声说话和玩吉他似乎很不同,但你知道他们使用许多相同的大脑区域吗?你知道吗,研究人员可以研究大脑的语言和音乐功能在脑部手术吗?在本文中,您将学习一个过程称为electrocortical刺激映射(ESM),这是一个过程期间使用脑部手术找出大脑的哪些部分是重要的讲话和演奏乐器。
Electrocortical刺激是什么?
我们的大脑有成千上万的细胞,称为神经元通过发送电信号,交谈。因为神经元可以互相交谈,我们能做许多事情,比如跑步,吃饭,说话,甚至玩一种乐器!但当这些神经元不正常工作的时候会发生什么?的人癫痫神经元可能过于活跃,导致癫痫发作。或者,在人的大脑肿瘤,一些细胞可能生长异常,有时这可能会导致癫痫发作。一些脑瘤或癫痫患者症状,可能不是完全用药物治愈的,所以他们可能需要手术切除肿瘤或大脑的部分,导致癫痫发作。如果病人的肿瘤或癫痫是大脑的语言的一部分,重要的是要确保病人能够说话和理解手术后的演讲。出于这个原因,外科医生要不要删除这些重要的大脑区域。
大脑分为四个主要的叶,或区域,称为额叶,顶叶、颞枕叶。更小的大脑区域在顶叶,额叶,颞叶,称为颞回、中央前回、post-central回、额下回(图1),已被证明是重要的语言(1]。这些大脑区域在倾听和理解,有一个作用来说,移动,和感觉。以避免损坏这些大脑区域在手术过程中,外科医生使用技术electrocortical刺激映射(ESM),这是一个脑成像工具。ESM可以帮助外科医生找出哪些大脑区域对演讲很重要。为此,外科医生使用一个魔棒一样的设备称为刺激器,与两个电极,将微量的电力大脑的不同部分。这电暂时改变神经元相互沟通的方式。通过刺激大脑,有可能导致患者说话时犯错误或使病人完全停止说话。
- 图1——我们的大脑是由不同地区的重要的帮助我们做不同的任务。
- 突出显示的区域使用ESM刺激。紫色区域是在大脑的额叶和对语音和音乐很重要。蓝色区域是顶叶和这些领域的一个角色在语音和音乐。绿色区域是颞叶的一部分,对演讲很重要。灰色,魔棒一样的设备是一个ESM刺激器,发送电(黄色闪电)成一个彩色的部分大脑来测试它的功能。
的患者都是音乐家,同样重要的是,脑部手术并不伤害的能力继续播放音乐。与演讲,外科医生可以利用ESM来刺激大脑的不同部位是否刺激让病人停止能够演奏乐器。很惊奇的看到一个人弹吉他在脑部手术!通过识别大脑对音乐领域重要,外科医生可以在手术过程中注意不要破坏这些领域。在图1大脑的,所有的颜色的部分已经被证明激活当人们说话的时候,和一些地区的时间,顶叶和额叶似乎也参与演奏音乐。
对大多数人来说,语言和音乐是重要的沟通,无论是口头举行对话或语言的方式以艺术的方式表达自己。理解大脑的特定区域,这两种形式的沟通不仅是重要的在大脑手术中也可以帮助科学家建立更好的工具,以改善沟通,尤其是在人或中风瘫痪,失去了说话的能力或移动。
在ESM病人怎么办?
ESM是一个独特的过程,因为它必须是在脑部手术病人清醒时执行。这通常是如何发生的?首先,患者给药,这样他或她不感到任何疼痛。接下来,外科医生会让病人执行各种各样的任务涉及说,听,和移动。例如,重复的任务的一次演讲中,病人听到类似,”凯蒂猫说,“病人反应重复“凯蒂猫。“虽然病人执行这个任务时,外科医生将使用一个ESM刺激器(2在大脑的不同区域。当刺激触摸一个关键演讲的大脑区域,它可以干扰病人说话的能力。
令人惊讶的是,有许多类型的错误,ESM可能导致病人。一种类型的错误称为被捕,因为病人不能说任何东西。另一个错误是当一个病人说“凯蒂答”而不是“凯蒂猫。“这叫做替换,被称为是一种错误语音错误,因为病人是“c”的声音(或交换音素)“t”的“猫。“当病人让一个错误在试图在ESM说话,医生记录哪些大脑区域会导致哪些类型的错误,确保大脑区域交流的关键并不在手术中删除。
所以,音乐呢?
做相同的大脑区域控制谈话和演奏乐器吗?
两个病人(音乐家)需要脑部手术想要确保他们的大脑的部分,允许他们播放音乐不会影响他们的手术3]。
患者进行语言和音乐。利用ESM,我们调查是否相同的大脑区域发挥作用在说话和玩音乐,或是否有不同的大脑区域。语言测试,两个病人被要求慢慢从1到30岁,或者直到告知停止。他们还要求重复单词。当他们说,外科医生利用ESM刺激小范围内彩色的大脑区域(图1)患者是否会出差错。每一个刺激的网站测试1 - 18倍。音乐的部分,第一个病人被要求玩音乐尺度和钢琴作品,他知道。第二个病人弹吉他的和弦。患者执行这些音乐的任务时,外科医生一样刺激大脑区域的语言测试任务。语言和音乐,研究人员观察了这类型的错误(图2)病人在刺激,大脑区域参与。
- 图2——说话时的一些错误或在ESM演奏乐器。
- 这些类型的错误让我们看到大脑的哪些部分负责语言和音乐功能。在这里,我们有一个例子,一些说“凯蒂猫”,玩钢琴键盘笔记的序列。波浪线的文字“凯蒂猫”上面图片的声波。蓝色显示的部分单词或音乐短语口语或正确。声波或钢琴键是红色的,这表明一个错误。
这项研究的结果表明,刺激额下回(紫色区域图1)导致病人停止(逮捕),说话和玩音乐!科学家先前认为,大脑的这一部分负责规划的运动下巴,嘴唇和舌头,这样我们可以聊聊。但是我们发现大脑的这个区域控制手运动。虽然有一些地区的大脑造成的错误只说(在颞回,粉红色的地区图3)或仅供音乐(蓝色区域图3),有一些部分的大脑,导致错误。这些结果似乎表明,额下回有多个功能而言,我们如何沟通,并不仅是用于讲话。因为只有两个病人进行了研究,重要的是要执行进一步的ESM研究其他病人也音乐家,所以我们可以看到如果结果是相似的在一个更大的一群人。
- 图3言论——大脑某些区域的主要过程和一些地区主要过程的音乐。
- 也有地区。你可以看到,大多数的中产和背部额和中央前回的地区,在紫色,负责听力和口语。蓝色的一小部分,大部分是在底部post-central回的一部分,被证明参与只播放音乐。的红色区域涉及颞回似乎只有来说,不播放音乐。图片来源:https://pixabay.com/illustrations/women-s-music-instrument-piano-1648811/。
我们了解了大脑的语言和音乐吗?
音乐和语言帮助我们沟通。几十年来,科学家们注意到音乐和语言的大脑中是相似的,但他们也发现一些差异(4]。在本文中,我们已经讨论了ESM如何改变大脑活动在大脑区域重要的音乐,演讲,和大脑区域在扮演一个角色。通过本研究,ESM帮助我们学习这些大脑区域比我们以前认为的要复杂的多。一些大脑区域,比如额下回例如,似乎具有多种功能,如协助能力说话和演奏乐器。一般来说,有一些分歧,大脑的“音乐区”,而“语言区域,但这些使神经科学有趣的问题。这和未来研究的最终目标是帮助科学家和非科学家理解语言和音乐等课程,这样人类就可以更好地沟通彼此!
作者的贡献
医学博士、RS和LH导致这个手稿的概念和文献综述。MD、ML、EC中引用的原始论文撰写工作。MD和LH设计和创建的所有数据。所有作者导致修订手稿、阅读和批准提交的版本。
术语表
神经元:↑细胞组成我们的大脑,让我们的身体来执行各种任务。
癫痫:↑大脑功能紊乱,大脑细胞(神经元)太活跃,导致一个人有癫痫发作。
肿瘤:↑质量异常的大脑会引起各种各样的症状,包括癫痫发作。
脑回/回:↑大脑的表面的突起。
Electrocortical刺激映射(ESM):↑过程中,不同的大脑区域与电刺激,中断大脑中不同的功能,比如说话或移动。ESM使医生可以确定哪些大脑区域对各种功能很重要。
语音错误:↑错误的一次演讲中,在ESM,病人开关音素时想说给定单词(如说“答”而不是“猫”)。
音素:↑个人的声音在字母创建单词发音。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
确认
作者要感谢UCSF癫痫中心的患者参与的研究任务,使这项工作成为可能。
原始的文章
↑伦纳德·m·K。德赛,M。Hungate D。Cai, R。Singhal: S。伟达公关,r . C。,等。2018。直接刺激大脑皮层额皮层的讲话和音乐扰乱生产训练有素的音乐家。Cogn。Neuropsychol。36:158 - 66。doi: 10.1080 / 02643294.2018.1472559
引用
[1]↑伦纳德·m·K。Cai, R。Babiak, m . C。任,。,Chang e . f . 2016。peri-Sylvian皮质网络潜在的个字重复了electrocortical刺激神经录音和直接。大脑朗。193:58 - 72。doi: 10.1016 / j.bandl.2016.06.001
[2]↑奥杰曼,G。奥杰曼,J。Lettich E。伯杰,m . 1989。皮质语言本地化,优势半球:电刺激映射调查117名患者。j . Neurosurg。71:316-26。doi: 10.3171 / jns.1989.71.3.0316
[3]↑伦纳德·m·K。德赛,M。Hungate D。Cai, R。Singhal: S。伟达公关,r . C。,等。2018。直接刺激大脑皮层额皮层的讲话和音乐扰乱生产训练有素的音乐家。Cogn。Neuropsychol。36:158 - 66。doi: 10.1080 / 02643294.2018.1472559
[4]↑Zatorre, r . 2005。音乐,神经科学的食物?自然434:312-5。doi: 10.1038 / 434312 a