Аннотация исследования
Исследования указывают на нейрофункциональные различия, лежащие в основе беглой речи у заикающихся и незаикающихся. Значительно меньше работы посвящено процессам, лежащим в основе заикания, в первую очередь из-за сложности надежного выявления заикания в неестественных контекстах, связанных с экспериментами по нейровизуализации. Мы использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ) для проверки гипотезы о том, что случаи заикания являются результатом глобального моторного торможения — реакции «замирания», обычно характеризующейся повышенной бета-мощностью в определенных областях мозга - в так называемых узлах сети остановки действия.В исследовании приняли участие 29 взрослых заикающихся. Парадигма иследования включала ожидание сигнала «начать», после чего испытуемый произносил определенное слово. В течение этого ожидания перед речью наблюдалась большая бета-мощность в правой преддополнительной двигательной области (R-preSMA)
Напомним, что такое бета-активность мозга. Бета-волны в норме связаны с высшими когнитивными процессами и фокусированием внимания, в обычном бодрствующем состоянии, когда мы с открытыми глазами наблюдаем за происходящими событиями, или сосредоточены на решении каких-либо текущих проблем. Бета-ритм связан с соматическими, сенсорными и двигательными корковыми механизмами и даёт реакцию угасания на двигательную активацию. Повышение бета-ритма — острая реакция на стрессовое воздействие.
Итак, мощность бета-активности в R-preSMA была прямо связана с клиническими показателями тяжести заикания. Мы также обнаружили, что ожидаемые слова, идентифицированные участниками самостоятельно, произносились с большим трудом, чем слова, сгенерированные исследователями, которые были основаны на сообщениях участников об ожидаемых сложных звуках. Это говорит о том, что глобальное двигательное торможение является результатом ожидания заикания.
Это исследование представляет собой крупнейшее на сегодняшний день сравнение заикающейся и беглой речи. Полученные данные послужили основой для клинических испытаний, проверяющих эффективность нейромодуляции при заикании.
Введение
Вы собираетесь представиться новому коллеге. Вокруг вас несколько человек. Перед вами представляются два человека. Вы потеете, и ваше сердце колотится. Потом перед вами только один человек. Теперь ваша очередь. Ваш новый коллега говорит: «Привет, я Иван» и протягивает руку. Это ваша подсказка. Вы знаете, что примерно через секунду вам нужно будет произнести свое имя, и вы предвкушаете заикание на своем имени, протягивая руку. Тогда вы заикаетесь. Все смотрят на вас, из-за чего вам еще труднее произнести свое имя. Это для вас не новый опыт, но каждый раз это причиняет сильнейший дискомфорт и стресс.Это обычный опыт для тех, кто живет с заиканием, нарушением коммуникации, связанным с развитием нервной системы, которое негативно влияет на социальные, образовательные и карьерные возможности для многих миллионов заикающихся людей во всем мире. Мало что известно о нервной динамике, лежащей в основе заикания в таких ситуациях, как описано в примере выше. Это связано с тем, что большинство нейронных исследований заикания были сосредоточены на беглой речи заикающихся (по сравнению с говорящими в контрольной группе), в первую очередь из-за трудностей, связанных с выявлением заикания в неестественных условиях экспериментов по нейровизуализации. Чтобы решить эту проблему, мы представили метод надежного выявления заикания и плавной речи во время нейровизуализации, чтобы создать наиболее чистые и естественные условия для эксперимента.
Недавние теоретические описания заикания указывают на сбой в корково-базальных ганглиях и таламокортикальной петле (CBGTC), якобы препятствующей инициации и последовательности речевых моторных программ. Несколько направлений исследований согласуются с этой гипотезой. У заикающихся были обнаружены аномалии в структуре базальных ганглиев, активности и связи с другими ключевыми структурами сети, такими как дополнительная двигательная зона (SMA). Кроме того, исследования поражений, прямая стимуляция и вычислительные исследования предполагают, что эти аномалии могут привести к заиканию. Повышенная бета-десинхронизация, и измененная условная отрицательная вариация в прецентральных областях коры мозга у людей, которые заикаются, могут рассматриваться как подтверждение гипотезы CBGTC.
Исследование
В этом исследовании мы стремились проверить гипотезу о том, что глобальное двигательное торможение лежит в основе заикания. С этой целью мы разработали парадигму для точной имитации событий, которые часто случаются в реальном мире с заикающимися. При первом посещении мы использовали новое клиническое интервью, чтобы определить сложные слова для конкретных участников, чтобы увеличить вероятность того, что речь будет нарушена во время тестирования MEG. Во время записи MEG участники читали каждое слово и произносили слово по сигналу «вперед», которому предшествовал сигнал, указывающий на предстоящий сигнал «вперед». Это эффективно имитировало реальную речевую ситуацию, например, когда заикающиеся представляются, как в приведенном выше примере: говорящий знает слово, которое он собирается сказать (например, свое имя), а затем ему дается сигнал, сигнализирующий о надвигающемся требовании говорить (собеседник протягивает руку и начинает произносить свое имя, например: «Привет, я Иван»).Простыми словами, перед сигналом "произнести слово" был дополнительный сигнал "приготовиться". Испытуемый, зная какое слово ему нужно произнести, ждал сигнала "приготовиться", потом сигнала "произнести слово", и начинал говорить слово. Для чистоты эксперимента и для создания атмосферы неопределенности иногда вместо сигналов "приготовиться" и "произнести слово" были использованы пробы-ловушки. Время между сигналами "приготовиться" и "произнести слово" равнялось 1 секунде, после чего испытуемому давалось 3 секунды для проговаривания слова. Каждый испытуемый прошел 350 слов. Напоминаем, специально были выбраны сложные слова для каждого испытуемого.
Полученные результаты
В анализ было включено 7964 испытания. 3166 проб (39,75%) были с заиканием, 4798 проб (60,25%) — без заикания. Среднее время реакции составило 675,84 мс (SD = 272,99). Время реакции рассчитывали как время между сигналом «начать» (т. е. зеленой звездочкой) и началом речи, определяемым первым артикуляционным движением или дополнительным поведением. Дополнительное поведение относится к неречевому поведению, которое часто сочетается с явлениями заикания (например, моргание глазами, напряжение лица). Начало артикуляции определяли как первое артикуляционное движение, которое определяли на основе визуального осмотра со специальной камерой, которая дала возможность провести покадровое сканирование (29,97 кадров в секунду) записей лиц участников. Каждый испытуемый подвергался исследованию магнитоэнцефалографии (МЭГ), чтобы визуализировать электрическую активность областей мозга.
Таким образом, эти результаты согласуются с гипотезой о том, что заикание речи вызывает более высокую бета-мощность до начала речи в R-preSMA, что указывает на глобальную реакцию торможения в ответ на неминуемую потребность произнести ожидаемое слово.
Обсуждение результатов
Это исследование проверило гипотезу о том, что глобальное моторное торможение приводит к заиканию. Мы смоделировали реальную ситуацию разговора, в которой говорящий знает слово, которое он собирается сказать, а затем ему дается сигнал, сигнализирующий о надвигающейся необходимости говорить. Мы использовали недавно введенную процедуру клинического опроса, чтобы выявить относительно сбалансированное количество испытаний заикания и беглости речи, что сделало это крупнейшее и наиболее сбалансированное нейрофункциональное исследование заикания на сегодняшний день. Участники продемонстрировали нейронный ответ с характерными признаками глобального моторного торможения — усиленной бета-мощностью в R-preSMA. Более того, мощность бета-теста в рамках R-preSMA предсказывала последующее заикание. Эти результаты имеют важное теоретическое и клиническое значение для предположения о возможных причинах заикания.Глобальное моторное торможение и ожидание заикания
Поскольку глобальное моторное торможение предшествует заиканию, необходимо обсудить эти результаты в свете предвосхищения заикания. Глобальное торможение и ожидание — это отдельные, но связанные процессы, происходящие в одинаковые временные рамки (т. е. до начала речи). Есть данные, что глобальное торможение является реактивным, тогда как ожидание является проактивным. Реактивный контроль включает в себя гиперпрямой путь (т.е. R-preSMAСМА и нижнюю лобную извилину, субталамическое ядро и базальные ганглии), тогда как проактивный контроль включает правую дорсолатеральную префронтальную кору, хвостатое ядро и таламус. В соответствии с нашим выводом о том, что уровень предвосхищения (т. е. собственный или определенный исследователем) предсказывает явные реакции заикания, мы предполагаем, что глобальное торможение является результатом предвосхищения, так что ассоциации между словами и реакциями на заикание вызывают глобальное моторное торможение. Будущие исследования могут оценить, как взаимосвязь между ожиданием и глобальным моторным торможением влияет на изменчивость случаев заикания, т. е. непоследовательность, с которой заикание возникает из-за социально-когнитивных и лингвистических факторов.Инициация и последовательность речедвигательных программ?
Альтернативная интерпретация заключается в том, что сообщаемое увеличение мощности бета-активности при заикания в preSMA отражает неисправность в цикле корково-базальных ганглиях и таламокортикальной петле (CBGTC). Действительно, в нескольких исследованиях сообщалось об атипичной структуре и активности базальных ганглиев, а также о снижении связи между базальными ганглиями и дополнительной моторной областью (SMA) у заикающихся по сравнению со свободно говорящими. Было высказано предположение, что эта атипичная нервная активность вызывает заикание, препятствуя началу или своевременному развитию двигательных команд либо из-за невозможности интегрировать обратную связь относительно текущего состояния в запланированную последовательность движений, либо из-за неспособности правильно рассчитать время этих движений. Полученные результаты только подтверждают полученные ранее данные о нарушении нормальной работы базальных ганглиев в механизме заикания.Вывод
Мы проверили гипотезу о том, что заиканию предшествует глобальное моторное торможение. Мы наблюдали повышенную бета-активность в R-preSMA, что согласуется с гипотезой глобального моторного торможения. Это говорит о том, что когда говорящий знает, что ему придется произнести слово, но до того, как он начнет говорить, глобальное торможение приводит к заиканию. Эти результаты имеют потенциальное клиническое значение для нейромодуляции, а также открывают двери для новых исследований по дальнейшему изучению мозговых основ заикания.Источники информации:
Global Motor Inhibition Precedes Stuttering Events, Joan Orpella, Graham Flick, M. Florencia Assaneo, Liina Pylkkänen, David Poeppel, Eric S. Jackson, 2022.
