Gehirnbereich, der die Tonhöhe der aufgedeckten menschlichen Sprache steuert
Eine neue Gehirnstudie lokalisiert die Region des Gehirns, die für unsere Fähigkeit verantwortlich ist, die Tonhöhe unserer Stimme zu ändern. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, eine natürlich klingende prothetische Sprachbox zu schaffen.
Menschen haben eine Sprachbox oder einen Kehlkopf wie kein anderer Primat.
Als Spezies können wir flüssige Sprache produzieren, die eine emotionale Reaktion hervorrufen kann.
Dies ist ein Glücksfall für die Spezies im Allgemeinen, aber es ist eine Belastung für Individuen mit Problemen mit ihrem Kehlkopf.
Für diejenigen, die entweder nicht sprechen können oder später ihre Sprache verlieren, kann die Verwendung eines Roboters nur so viel helfen.
Stephen Hawking und sein Sprachsynthesizer sind einer der bemerkenswertesten Fälle, in denen ein Mensch eine prothetische Sprachbox verwendet.
Obwohl der Physiker in der Lage war, jedes Wort im Wörterbuch zu sprechen, konnte seine Maschine bestimmte Wörter nicht hervorheben oder den Eindruck erwecken, dass Hawking eine Frage stellte, anstatt nur eine Aussage zu machen.
Eine Gruppe von Forschern hat das Potenzial eines Geräts erkannt, mit dem Geräte ohne funktionierende Sprachbox eine realistisch klingende Stimme erhalten können.
Das Team an der University of California in San Francisco hat die ersten Schritte zu einer solchen Entdeckung eingeleitet, indem es ermittelt hat, welcher Bereich des Gehirns für die Steuerung der Tonhöhe in der menschlichen Sprache verantwortlich ist.
Die Bedeutung der Tonhöhe
Die Tonhöhe ermöglicht es uns, beim Sprechen Stimmung oder Betonung zu vermitteln. Hohe und niedrige Tonhöhen entstehen durch die Vibration der Stimmbänder. Diese wiederum werden durch Verspannungen in den Falten gesteuert, die durch das Beugen der Muskeln entstehen und eine schnellere Vibration verursachen.
Die Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Zelle, um zu sehen, welche Gehirnbereiche aktiviert wurden, als verschiedene Tonhöhen erstellt wurden. Dies könnte nur erreicht werden, indem das Gehirn der Menschen untersucht wird, während sie in Echtzeit sprechen.
Glücklicherweise ist der leitende Autor Dr. Edward F. Chang ein Neurochirurg, der mit einer Reihe von Epilepsiepatienten zusammenarbeitet. Einige Gehirne seiner Patienten sind mit winzigen Elektroden ausgestattet, mit deren Hilfe der Ursprung eines Anfalls bestimmt werden kann.
Mit der gleichen Nachweismethode, die als Elektrokortikographie bekannt ist, rekrutierten die Wissenschaftler Freiwillige aus dieser Gruppe von Epilepsiepatienten.
Sie alle wurden gebeten, den folgenden Satz zu wiederholen: "Ich habe nie gesagt, dass sie mein Geld gestohlen hat." Jedes Mal wurden die Teilnehmer angewiesen, ein anderes Wort hervorzuheben, um die Bedeutung des Satzes (und die Tonhöhe ihrer Stimme) zu ändern.
Bei genauer Untersuchung der Gehirnaktivität stellte das Team fest, dass Neuronen in einem bestimmten Hirnbereich - dem dorsalen Kehlkopf-Motorkortex - aktiviert wurden, wenn die Tonhöhe geändert wurde. Als die Tonhöhe höher wurde, zeigte der Bereich mehr Aktivität.
Die Forscher untersuchten nicht nur die Aktivität, sondern stimulierten auch die Neuronen in diesem Bereich elektrisch. Dies führte dazu, dass sich die Kehlkopfmuskeln bogen und bei einigen Patienten sogar eine Stimmreaktion hervorrief.
Die Teilnehmer hörten auch, wie sie auf ihre eigenen Stimmen hörten, was im Rückenbereich zu einer Reaktion führte.
Prothetik entwickeln
Die Ergebnisse könnten Wissenschaftlern helfen, herauszufinden, wie das menschliche Gehirn es schafft, die Stimmen anderer nachzuahmen.
Dies wird natürlich dazu beitragen, zu erklären, wie das Gehirn von Imitatoren funktioniert, aber es hat eine größere Bedeutung. Es könnte hilfreich sein, eine prothetische Sprachbox zu entwickeln, die den Patienten eine natürliche Stimme verleiht und es ihnen ermöglicht, realistischer und weniger eintönig zu sprechen.
"Sie möchten wirklich eine Prothese, die den emotionalen Inhalt des Sprechers trägt. Es reicht nicht aus, nur die Worte festzuhalten, denn so viel von dem, was wir kommunizieren, ist, wie wir etwas sagen. "
Hauptautor Benjamin Dichter
Die Forscher haben ihre Arbeit noch nicht beendet. Neben der Untersuchung, wie eine solche Prothese entwickelt werden könnte, befassen sie sich auch mit dem „Reverse Engineering“ der Tonhöhensteuerung des Gehirns.
Dies bedeutet, dass Sie versuchen, vorherzusagen, welches Wort betont wird, indem Sie einfach die neuronale Aktivität des Gehirns untersuchen.
Eines ist klar: Es gibt noch viel mehr über die menschliche Stimme zu lernen.
