Técnicas avançadas de registro cerebral estão revelando como os neurônios do cérebro humano trabalham juntos para produzir a fala. As gravações fornecem um mapa detalhado de como as pessoas pensam sobre quais palavras desejam dizer e depois as pronunciam em voz alta, de acordo com um estudo publicado na revista Nature em 31 de janeiro.
O mapa mostra como os sons da fala, como consoantes e vogais, são representados no cérebro muito antes de serem pronunciados e como o cérebro os encadeia durante a produção da linguagem.
“Embora falar geralmente pareça fácil, nossos cérebros realizam muitos passos cognitivos complexos na produção da fala natural, incluindo pensar nas palavras que queremos dizer, planejar os movimentos articulatórios e produzir nossas vocalizações intencionais”, disse o autor principal do estudo, Dr. Ziv Williams, professor associado de neurocirurgia no Hospital Geral de Massachusetts, em Boston.
“Nossos cérebros realizam essas proezas surpreendentemente rápido (cerca de três palavras por segundo na fala natural) com muito poucos erros”, acrescentou Williams em um comunicado de imprensa do hospital. “No entanto, a forma precisa de realizar essa façanha ainda é um mistério.”
Aplicações para interfaces cérebro-máquina e distúrbios da fala
Os resultados podem formar a base de interfaces cérebro-máquina sofisticadas capazes de produzir fala sintética, disseram os pesquisadores. Eles também podem fornecer informações sobre uma ampla gama de distúrbios que dificultam ou impedem a fala.
“Alterações nas redes da fala e da linguagem são observadas em uma ampla variedade de distúrbios neurológicos, como acidente vascular cerebral, traumatismo craniano, tumores, distúrbios neurodegenerativos, distúrbios do desenvolvimento neurológico e muito mais”, disse o coautor do estudo, Dr. Arjun Khanna, neurocirurgião da Universidade de Stanford.
“Nossa esperança é que uma melhor compreensão dos circuitos neuronais básicos que permitem a fala e a linguagem abra caminho para o desenvolvimento de tratamentos para esses distúrbios”, acrescentou Khanna.
Tecnologia de ponta revela a atividade de neurônios individuais
O estudo se baseou em uma tecnologia de ponta chamada sondas Neuropixels, que os pesquisadores utilizaram para registrar a atividade de neurônios individuais na região da corteza prefrontal do cérebro.
A equipe de pesquisa identificou células que estão envolvidas na produção da linguagem que podem ser a base da capacidade de falar. Eles também encontraram grupos separados de neurônios no cérebro dedicados à fala e à escuta.
“Essas sondas são notáveis: são menores que a largura de um fio de cabelo humano, mas também têm centenas de canais que são capazes de registrar simultaneamente a atividade de dezenas ou até centenas de neurônios individuais”, disse Williams.
“Portanto, o uso dessas sondas pode oferecer novos insights sem precedentes sobre como os neurônios atuam coletivamente nos humanos e como trabalham juntos para produzir comportamentos humanos complexos como a linguagem”, acrescentou.
Mapeando os sons da fala no cérebro
Como resultado, os pesquisadores puderam observar como os neurônios no cérebro se ativam para criar os elementos básicos envolvidos na construção de palavras faladas.
Por exemplo, a consoante “da”, que é produzida ao tocar a língua no paladar duro atrás dos dentes, é necessária para produzir a palavra “cachorro”.
Os pesquisadores descobriram que certas neurônios se ativam antes de “da” ser pronunciado em voz alta. Então, outras neurônios se ativaram para combinar “da” com outros sons, criando a palavra “cachorro” de uma sílaba.
Usando esse mapeamento da fala, os cientistas podem prever a combinação de consoantes e vogais que uma pessoa planeja dizer antes que as palavras sejam realmente pronunciadas.
A seguir, os pesquisadores planejam se concentrar em processos linguísticos mais complexos que lhes permitirão investigar como as pessoas escolhem as palavras que pretendem dizer e como o cérebro monta essas palavras em frases.
FONTE: Mass Brigham General, comunicado de imprensa, 31 de janeiro de 2024
