Влияние семейного левшества на латерализацию языка в мозге
Поиск, выявление и уточнение нейрональных основ языка – центральная задача современной нейролингвистики. Одним из аспектов этой проблемы является вопрос о латерализации языка, то есть особенности распределения языковых функций между двумя полушариями головного мозга. Известно, что латерализация языка не универсальна и изменяется от человека к человеку. Традиционно полагают, что характер латерализации языка и ведущая рука человека имеют общую или, по крайней мере, пересекающуюся генетическую основу, и потому взаимосвязаны: чем более выраженной праворукостью характеризуется человек, тем ниже вклад правого полушария в языковую обработку (Fitch&Braccini, 2013; Knechtetal., 2000). Однако множество клинических наблюдений и экспериментальных данных указывают на неоднозначность этой связи. Недавно была предложена идея, что не ведущая рука сама по себе, но генетическая предрасположенность к левшеству в гораздо большей степени объясняет распределение нейронального субстрата различных языковых процессов между полушариями (Hancock, Bever, 2013). Текущий проект опирается на эту гипотезу и решает научную проблему о латерализации языка в головном мозге.
В 2015 году мы формировали теоретическую и методологическую базы исследования, проводили математическое моделирование индекса генетической предрасположенности к левшеству в русскоязычной популяции и подготавливали дальнейшие экспериментальные этапы. Прежде всего, мы собрали данные 2000 русскоговорящих испытуемых русской национальности, проживающих в России, по двум разработанным опросникам – на собственную ведущую руку испытуемого и ведущую руку родственников вплоть до третьего колена. В полученной выборке мы смоделировали индекс генетической предрасположенности к левшеству – с учетом количества неправоруких родственников и степени близости родства с ними. Посчитанный таким образом индивидуальный индекс предрасположенности к левшеству впоследствии используется в анализе нейровизуализационных данных.
Кроме того, мы разработали и опробовали несколько фМРТ-парадигм речевого локалайзера. Парадигма, в которой в экспериментальном условии испытуемые читают вслух предложения и завершают их подходящим по смыслу словом, а в контрольном зачитывают списки слогов, единственная вызывала надежные средневисочную и нижнелобную активации (характерные именно для языкового экспериментального задания) и потому была выбрана для последующего эксперимента. Такая парадигма используется на томографе Siemens MagnetomVerio 3T, с помощью которого получаются структурные изображения мозга высокого разрешения и функциональные Т2*-изображения. Метод сканирования с промежутками (sparse sampling) позволяет регистрировать речь испытуемых, когда томограф не производит шум. Также были разработаны несколько протоколов МРТ сканирования для сбора дополнительных нейровизуализационных данных об анатомических и функциональных связях головного мозга: трактографии (диффузная тензорная МРТ) и функциональной МРТ состояния покоя.
В 2016 году мы собрали данные 50 русскоязычных испытуемых с разной степенью леворукости и семейной предрасположенности к левшеству. В результате применения фМРТ-парадигмы с речевым локалайзером для каждого испытуемого была локализована связанная с речевым заданием средневисочная и нижнелобная активация головного мозга. При этом для испытуемых с различиями по доминантности рук оказалась характерна специфическая латерализация этой активации (рисунок 1). На основании данных МРТ состояния покоя были получены функциональные языковые сети покоя (рисунок 2), и данные диффузионно-тензорной МРТ позволили реконструировать дугообразные пучки обоих полушарий мозга. И выделенная на основе речевого локалайзера активация, и дугообразные тракты, и языковые функциональные сети оказались индивидуально латерализованы.
В 2015 году мы формировали теоретическую и методологическую базы исследования, проводили математическое моделирование индекса генетической предрасположенности к левшеству в русскоязычной популяции и подготавливали дальнейшие экспериментальные этапы. Прежде всего, мы собрали данные 2000 русскоговорящих испытуемых русской национальности, проживающих в России, по двум разработанным опросникам – на собственную ведущую руку испытуемого и ведущую руку родственников вплоть до третьего колена. В полученной выборке мы смоделировали индекс генетической предрасположенности к левшеству – с учетом количества неправоруких родственников и степени близости родства с ними. Посчитанный таким образом индивидуальный индекс предрасположенности к левшеству впоследствии используется в анализе нейровизуализационных данных.
Кроме того, мы разработали и опробовали несколько фМРТ-парадигм речевого локалайзера. Парадигма, в которой в экспериментальном условии испытуемые читают вслух предложения и завершают их подходящим по смыслу словом, а в контрольном зачитывают списки слогов, единственная вызывала надежные средневисочную и нижнелобную активации (характерные именно для языкового экспериментального задания) и потому была выбрана для последующего эксперимента. Такая парадигма используется на томографе Siemens MagnetomVerio 3T, с помощью которого получаются структурные изображения мозга высокого разрешения и функциональные Т2*-изображения. Метод сканирования с промежутками (sparse sampling) позволяет регистрировать речь испытуемых, когда томограф не производит шум. Также были разработаны несколько протоколов МРТ сканирования для сбора дополнительных нейровизуализационных данных об анатомических и функциональных связях головного мозга: трактографии (диффузная тензорная МРТ) и функциональной МРТ состояния покоя.
В 2016 году мы собрали данные 50 русскоязычных испытуемых с разной степенью леворукости и семейной предрасположенности к левшеству. В результате применения фМРТ-парадигмы с речевым локалайзером для каждого испытуемого была локализована связанная с речевым заданием средневисочная и нижнелобная активация головного мозга. При этом для испытуемых с различиями по доминантности рук оказалась характерна специфическая латерализация этой активации (рисунок 1). На основании данных МРТ состояния покоя были получены функциональные языковые сети покоя (рисунок 2), и данные диффузионно-тензорной МРТ позволили реконструировать дугообразные пучки обоих полушарий мозга. И выделенная на основе речевого локалайзера активация, и дугообразные тракты, и языковые функциональные сети оказались индивидуально латерализованы.
 |
 |
|
Рисунок 1. Карты активации, полученные в результате применения речевого локазайзера (R1 – правша, A2 - c признаками амбидекстрии, L1 – левша).
|
Рисунок 2. Языковые сети состояния покоя, выделенные в группе 50 здоровых испытуемых.
|
В 2017 году данные диффузионно-тензорной МРТ 50 испытуемых легли в основу реконструкций основных ассоциативных проводящих путей обоих полушарий и главного комиссурального пути – мозолистого тела – для каждого испытуемого (см. Рисунок 3). Для всех трех видов полученных нейровизуализационных данных (функциональной МРТ – речевого локалайзера, функциональной МРТ состояния покоя и диффузионно-тензорной МРТ) были вычислены индивидуальные индексы латерализации, которые затем были проанализированы на предмет корреляции с личной степенью доминантности правой или левой руки человека и со степенью его генетической предрасположенности к левшеству. Сходный анализ был проведен для 22 пациентов с поражением левого полушария мозга и сопутствующей афазией различной степенью тяжести – для выявления факторов, способствующих лучшему сохранению речевой функции после инсульта.
 |
| Рисунок 3. Восстановленные ассоциативные тракты левого полушария у здорового испытуемого (слева) и пациента после инсульта (справа). |
На сегодняшний момент важнейшими полученными результатами являются следующие: 1) степень доминантности той или иной руки у человека – результат накопления фактора предрасположенности к левшеству через многие поколения и плохо предсказывается на основании данных только наиболее близких поколений; 2) личная рукость, выраженная в степени доминантности правой или левой руки, но не степень семейного левшества человека, является надежным предиктором латерализации языка в мозге (по данным разномодальной функциональной МРТ): чем выше степень праворукости, тем в большей степени речь леволатерализована – это верно как для здоровых людей, так и для пациентов с поражением мозга; 3) латерализация языковых сетей по данным активационных парадигм и состояния покоя независима или даже противоположна, то есть использование функциональной МРТ состояния покоя для локализации индивидуальных речевых зон неоправданно; 4) степень сохранности аркуатного (дугообразного) пучка в правом полушарии положительно связана со степенью сохранности речи у пациентов с постинсультной афазией вследствие поражения левого полушария мозга, то есть правополушарный аркуатный пучок может являться частью субстрата успешной постинсультной реорганизации речи.
Публикации
- Больгина Т. А., Малютина С. А., Завьялова В. В., Игнатьев Г. А., Ушаков В. Л., Акинина Ю.С., Иванова М. В., Драгой О. В. (2016). Парадигма для определения латерализации языка в мозге: естественнонаучный метод на службе лингвистики // Вестник Российского Фонда Фундаментальной Науки. Москва: Российский Фонд Фундаментальной Науки. № 3. С. 83-91. Vestnik_RFFI2016.pdf
- Игнатьев Г.А., Драгой О.В. (2015). Влияние семейного левшества на языковую обработку // Вестник ВГУ. Серия: Лингвистика и межкультурная коммуникация. № 4. С. 57-61. Vestnik_VGU.pdf
- Больгина Т.А., Малютина С. А., Зинченко В.В., Г.А. Игнатьев Г. А., Ушаков В. Л., Акинина Ю.С., Иванова М. В., Драгой О. В. (2017). Связь объёма мозолистого тела с латерализацией речи в мозге // Когнитивная наука в Москве: новые исследования. Материалы конференции 2017. Под ред. Е.В. Печенковой, М.В. Фаликман. М.: БукиВеди, ИППиП. С. 44-47. Bolgina_CogSci2017.pdf
- Игнатьев Г.А., Власова Р.М., Акинина Ю.С., Завьялова В.В., Ушаков В.Л., Иванова М.В., Драгой О.В. (2015). ФМРТ-исследование чтения предложений: эффект контрольного условия // Когнитивная наука в Москве: новые исследования (16 июня 2015 г.). Под общ. ред. Е. В. Печенкова, М. В. Фаликман. М.: БукиВеди. С. 158-164. Ignatyev_et al CogSci2015.pdf
- Больгина Т. А., Малютина С. А., Завьялова В. В., Игнатьев Г. А., Власова Р. М., Ушаков В. Л., Иванова М. В., Драгой О. В. (2016). Русскоязычная фМРТ-парадигма для локализации речевых зон в мозге» // В кн.: Седьмая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов. Светлогорск, 20–24 июня 2016 г. Москва: Институт психологии РАН. С. 163-164. Bolgina_Svetlogorsk2016.pdf
- Игнатьев Г.А., Власова Р.М, Акинина Ю.С., Иванова М.В., Драгой О.В. (2016). Латерализация речевой обработки у правшей и левшей: фМРТ исследование // V Международная научная конференция «Психология индивидуальности»: сборник материалов. Москва: Литературное агентство «Университетская книга». С. 376. Ignatyevetal2015lateralization.pdf
- Больгина Т. А., Завьялова В. В. (2016). Влияние степени рукости на локализацию речевых зон в мозге // Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2016» / Отв. ред. И.А. Алешковский, А.В. Андриянов, Е.А. Антипов. [Электронный ресурс]. Москва: МАКС Пресс. Bolgina_Lomonosov2016.pdf
- Игнатьев Г.А., Власова Р.М. (2015). Подбор контрольного условия для локализации и латерализации функциональных языковых зон мозга с использованием фМРТ // I Студенческая конференция Института лингвистики (СКИЛ). Тезисы. http://il.rsuh.ru/binary/2633916_89.1426769660.40838.pdf СКИЛ_тезисы.pdf
- Ignatyev G., Vlasova R., Akinina Yu., Ivanova M., Dragoy O. (2015). Language lateralization in right- and left-handed individuals: an fMRI study // Society for Neurobiology of Language 2015. Abstracts. http://www.neurolang.org/programs/SNL2015_Abstracts.pdf
Доклады на конференциях
- Игнатьев Г.А., Власова Р.М., Акинина Ю.С., Завьялова В.В., Ушаков В.Л., Иванова М.В., Драгой О.В. (2015). Постерный доклад «ФМРТ исследование чтения предложений: эффект контрольного условия». Конференция «Когнитивная наука в Москве: новые исследования», Москва, Россия, 16 июня 2015 г.
- Игнатьев Г.А., Власова Р.М, Акинина Ю.С., Иванова М.В., Драгой О.В. Устный доклад «Латерализация речевой обработки у правшей и левшей: фМРТ исследование». V международная конференция «Психология индивидуальности», Москва, Россия, 9–11 декабря 2015 г.
- Игнатьев Г.А., Власова Р.М. Устный доклад «Подбор контрольного условия для локализации и латерализации функциональных языковых зон мозга с использованием фМРТ». I Студенческая конференция Института лингвистики (СКИЛ), Москва, Россия, 2-3 апреля 2015 г.
- Ignatyev G., Vlasova R., Akinina Yu., Ivanova M., Dragoy O. Постерныйдоклад «Language lateralization in right- and left-handed individuals: an fMRI study». Конференция «Society for Neurobiology of Language», Чикаго, США, 15-17 октября 2015 г.
- Больгина Т. А., Малютина С.А., Завьялова В.В., Игнатьев Г.А., Власова Р.М., Ушаков В.Л., Иванова М.В., Драгой О.В. Постерныйдоклад «Русскоязычная фМРТ-парадигмадлялокализацииречевыхзон в мозге». Седьмая международная конференция по когнитивной науке, Светлогорск, Россия, 20-24 июня 2016 г.
- Больгина Т.А., Завьялова В.В. Устный доклад «Влияние степени рукости на локализацию речевых зон в мозге». Международный молодежный научный форум «ЛОМОНОСОВ-2016», Москва, Россия, 11-15 апреля 2016 г.
- Больгина Т. А., Малютина С.А., Завьялова В.В., Игнатьев Г.А., Власова Р.М., Ушаков В.Л., Иванова М.В., Драгой О.В. Устный доклад «Влияние семейного левшества на латерализацию речевой функции». Пятая конференция-школа «Проблемы языка: взгляд молодых ученых», Москва, Россия, 16-17 февраля 2017 г.
- Больгина Т.А., Малютина С. А., Зинченко В.В., Г.А. Игнатьев Г. А., Ушаков В. Л., Акинина Ю.С., Иванова М. В., Драгой О. В. Постерный доклад «Связь объёма мозолистого тела с латерализацией речи в мозге". Четвертая конференция «Когнитивная наука в Москве: новые исследования», Москва, Россия, 15 июня 2017 г.
- Bolgina T., Malyutina S., Zinchenko V., Ignatyev G., Ushakov V., Akinina Yu., Ivanova M., Dragoy O. Постерный доклад «The relation between the metrics of corpus callosum and language lateralization in the brain». 4-я Летняя нейролингвистическая школа, Москва, Россия, 22-24 июня 2017 г.
Проект поддержан грантом РФФИ 15-06-08516а (2015 - 2017), руководитель - О.В. Драгой
Нашли опечатку?
Выделите её, нажмите Ctrl+Enter и отправьте нам уведомление. Спасибо за участие!
Сервис предназначен только для отправки сообщений об орфографических и пунктуационных ошибках.