العلماء يكتشفون وجود دارة دماغية مسؤولة عن التحكم بعملية النطق والتنفس أثناء التحدث

كيف ينسق الدماغ عمليتي التحدث والتنفس؟

تتحكم الدارة المكتشفة حديثاً في عمليتين مطلوبتين للنطق: تضييق الحنجرة وزفير الهواء من الرئتين، ووجد الباحثون أيضاً أن دارة النطق هذه تقع تحت سيطرة منطقة جذع الدماغ التي تنظم إيقاع التنفس، مما يضمن بقاء التنفس هو العملية الأهم من الكلام.

وقال الدكتور فان وانغ، أستاذ الدماغ والعلوم المعرفية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والمؤلف الرئيسي للدراسة: "عندما تريد أن تتنفس، عليك أن تتوقف عن التحدث، لقد وجدنا أن الخلايا العصبية التي تتحكم في النطق تتلقى إشارات مثبطة مباشرة من المنطقة المسؤولة عن ضبط إيقاع التنفس".

تحكم الدماغ في عملية النطق والتنفس

تقع الحبال الصوتية في الحنجرة، وهي عبارة عن شريطين عضليين يمكن فتحهما وإغلاقهما، وعندما يتم الضغط على الرئتين لتنكمش، فإن الهواء الذي يخرج من الرئتين يولد الصوت أثناء مروره عبر الحبال الصوتية.

ركز فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على دراسة كيفية تحكم الدماغ في عملية النطق هذه، باستخدام نموذج الفأر، حيث تتواصل الفئران مع بعضها البعض باستخدام الأصوات المعروفة باسم النطق بالموجات فوق الصوتية USVs، والتي تنتجها باستخدام آلية الصفير الفريدة المتمثلة في زفير الهواء من خلال ثقب صغير بين الحبال الصوتية التي تكون مغلقة تقريباً.

وقال وانغ: "أردنا أن نفهم ما هي الخلايا العصبية التي تتحكم في تقارب الحبال الصوتية، ثم كيف تتفاعل تلك الخلايا العصبية مع دائرة التنفس؟"

ولمعرفة ذلك، استخدم الباحثون تقنية تسمح لهم برسم خريطة للاتصالات بين الخلايا العصبية، لقد عرفوا أن تقريب الحبل الصوتي يتم التحكم فيه بواسطة الخلايا العصبية الحركية الحنجرية، لذلك بدأوا بالتتبع للخلف للعثور على الخلايا العصبية التي ترتبط بهذه الخلايا العصبية الحركية.

النواة الارتجاعية RAM تتحكم بعملية النطق والتنفس أثناء التحدث

وكشف البحث أن أحد المصادر الرئيسية للإشارات العصبية هو مجموعة من الخلايا العصبية أمام الحركية الموجودة في منطقة الدماغ التي تسمى النواة الارتجاعية RAM، وقد أظهرت الدراسات السابقة أن هذه المنطقة تشارك في النطق، ولكن لم يكن من المعروف بالضبط أي جزء منها يشارك في العملية أو ما هو دورها الفعلي في إنتاج الصوت.

ووجد الباحثون أن هذه الخلايا العصبية المشبكية تم تنشيطها بقوة أثناء النطق، ودفعت هذه الملاحظة الفريق إلى استخدام طريقة تعتمد على النشاط لاستهداف خلايا النواة الارتجاعية العصبية الخاصة بالنطق، لاستكشاف ما يمكن أن يحدث إذا قاموا بإسكات نشاط النواة أو تحفيزه، وعندما قام الباحثون بحجب الخلايا العصبية، لم تعد الفئران قادرة على إنتاج الأصوات أو أي نوع آخر من النطق، لأن الحبال الصوتية لم تغلق، ولم تنقبض عضلات بطنهم، كما يفعلون عادةً أثناء الزفير من أجل النطق.

وعلى العكس من ذلك، عندما تم تنشيط الخلايا العصبية، انغلقت الحبال الصوتية، وزفرت الفئران، وتم إنتاج الصوت، ومع ذلك، إذا استمر التحفيز لمدة ثانيتين أو أكثر، فسيتم مقاطعة عملية النطق عن طريق الشهيق، مما يشير إلى أن العملية تحت سيطرة نفس الجزء من الدماغ الذي ينظم التنفس.