Le parole nella mente: dal suono al segnale neurale

Grazie alla registrazione dell'attività elettrica del cervello di alcuni volontari, un gruppo di ricercatori statunitensi è riuscito a ricostruire le parole udite dai soggetti durante una normale conversazione. Il risultato potrebbe rappresentare il primo passo verso la realizzazione di dispositivi protesici per persone con deficit di linguaggio.

Presto potrebbe essere realtà la possibilità, mediante opportuni strumenti, di "ascoltare" il monologo interiore di un individuo, senza che questo proferisca parola, secondo quanto reso noto in un articolo pubblicato su PLoS Biology da ricercatori dell'Università della California a Berkeley e dell'Università della California a San Francisco guidati da Robert Knight. Il risultato potrebbe essere estremamente utile, per esempio, per aiutare i pazienti colpiti da una disabilità nelle aree del linguaggio. 

I ricercatori sono partiti da un dato: il sistema neurofisiologico preposto alla comprensione del linguaggio parlato procede in prima istanza a decomporre il flusso di parole e altri suoni complessi in rappresentazioni elementari di diversa frequenza, che vengono poi indirizzati verso la successiva elaborazione fonetica e lessicale. Questa prima analisi uditiva procede dalla coclea fino alla corteccia uditiva primaria, fornendo una fedele rappresentazione delle caratteristiche spettrali del suono udito, anche per quegli elementi fondamentali per la percezione del linguaggio, come i formanti (i “picchi” peculiari di uno spettro vocale), la transizione tra un formante e l'altro e la suddivisione in sillabe.

Per quanto riguarda l'esatta localizzazione di questi processi, si ritiene che nella trasformazione dell'informazione acustica in rappresentazioni fonetiche e prelessicali – e in particolare in uno stadio intermedio di elaborazione in cui vengono estratte le caratteristiche dello spettro temporale essenziali per il riconoscimento dell'oggetto uditivo e vengono scartati gli elementi non essenziali – rivesta un ruolo fondamentale il giro temporale superiore posteriore (pSTG).

Per studiare la natura di questa rappresentazione uditiva, i ricercatori hanno misurato, nella popolazione neurale del pSTG interessata, le risposte a vari stimoli uditivi. In seguito si è cercato di procedere “a ritroso”, valutando quanto accuratamente lo stimolo originario potesse essere “ricostruito” a partire dalle risposte neurali misurate.

"A un certo punto, il cervello deve estrarre tutta l'informazione uditiva disponibile e associarle una parola, poiché possiamo comprendere linguaggio e parole indipendentemente dal loro suono", ha spiegato Brian N. Pasley, primo autore dello studio. "La grande questione è: qual è l'unità di linguaggio in assoluto più significativa? Una sillaba? Oppure un fonema? Possiamo testare queste ipotesi utilizzando i dati che si riescono a estrarre da queste registrazioni".

I risultati sono considerati talmente incoraggianti da far intravvedere applicazioni finora impensate.

"Si tratta di un enorme passo avanti per i pazienti che hanno subito un danno ai meccanismi del linguaggio a causa di un ictus o della sclerosi laterale amiotrofica", ha spiegato Robert Knight, che ha guidato la ricerca,. "Se un giorno si riuscirà a ricostruire una conversazione immaginata a partire dall'attività cerebrale si potranno ottenere benefici per migliaia di persone".

"La nostra ricerca si è basata sui suoni che una persona percepisce effettivamente, ma per poter sfruttare i risultati per realizzare un dispositivo protesico, questi principi dovrebbero essere applicati su una persona che sta solo pensando una parola, senza riuscire a pronunciarla", ha sottolineato. "Esistono prove, anche se limitate, che la percezione e l'immaginazione possano essere abbastanza simili nel cervello: se si riesce a comprendere sufficientemente bene la relazione tra i suoni e la registrazione che ne fa il cervello, sarebbe possibile sia sintetizzare il suono che la persona sta realmente pensando, o soltanto scrivere le parole con qualche tipo di dispositivo d'interfaccia".
 Fonte: www.lescienze.it