[청각연구] 소리와 단어는 뇌에서 분리되어 동시에 처리된다 - 이편한보청기

수년간의 연구 끝에 신경 과학자들은 인간의 뇌에서 언어의 소리를 처리하는 새로운 경로를 발견했습니다. 8월 18일 미국 Cell 저널에 보고된 연구 결과는 청각 및 언어 처리가 병렬로 발생하며, 뇌가 음향 정보를 처리한 다음 이를 언어 정보로 변환한다는 오랜 이론과 모순됩니다.

 

언어의 소리는 귀에 도달하면 달팽이관에 의해 전기 신호로 변환되어 측두엽의 청각 피질이라는 뇌 영역으로 전송됩니다. 수십 년 동안 과학자들은 청각 피질의 음성 처리가 공장의 조립 라인과 유사하게 일련의 경로를 따른다고 생각했습니다. 첫째로,  일차 청각 피질은 소리의 주파수와 같은 단순한 음향 정보를 처리하는 것으로 생각했습니다. 그런 다음 STG(상위 측두회)라고 하는 인접 영역에서 자음, 모음과 같이 음성에 더 중요한 기능을 추출하여 소리를 의미 있는 단어로 변환합니다.

 

그러나 이 이론에 대한 직접적인 증거는 매우 높은 전체 청각 피질 전체의 매우 상세한 신경생리학적 기록을 요구하기 때문에  부족했습니다. 일차 청각 피질은 인간 두뇌의 전두엽과 측두엽을 분리하는 갈라진 틈 깊숙이 위치하기 때문에 이것은 도전적인 상황입니다.

 

샌프란시스코 캘리포니아 대학의 신경과학자이자 신경외과 의사인 Edward Chang은 "그래서 우리는 이 연구를 통해 소리의 낮은 수준의 표현을 단어의 높은 수준의 표현으로 바꾸는 증거를 찾기위해 이 연구에 참여했습니다"라고 말합니다.

 

7년동안 장 교수와 연구팀은 7년 동안 종양을 제거하거나 발작의 초점을 맞추는 등 의학적인 이유로 뇌수술을 받아야 했던 9명의 참가자들을 연구했습니다. 이러한 절차를 위해 언어와 발작 매핑을 위한 신경 신호를 수집하기 위해 전체 청각 피질을 덮기 위해 작은 전극 배열을 배치했습니다. 참가자들은 또한 청각 피질이 어떻게 음성을 처리하는지 이해하기 위해 녹음 파일을 분석하도록 자원했습니다.

 

Chang 교수는 "이번 연구는 뇌 표면에서 이러한 모든 영역을 동시에 커버하고 소리로 변환하는 것을 연구할 수 있는 최초의 연구"라고 말했습니다. 이 영역의 활동을 연구하기 위한 이전의 시도는 주로 그 영역에 와이어를 삽입하는 것을 포함했는데, 이것은 제한된 수의 지점에서만 신호를 노출할 수 있었습니다.

 

참가자를 위해 짧은 구와 문장을 연주할 때 연구자들은 전통적인 모델이 제시하는 것처럼 1차 청각 피질에서 인접한 STG로 정보의 흐름을 찾을 것으로 기대했습니다. 이 경우 두 영역이 차례로 활성화되어야 합니다.

 

놀랍게도 연구팀은 STG에 위치한 일부 영역이 문장을 재생할 때 1차 청각 피질만큼 빠르게 반응한다는 것을 발견했으며, 이는 두 영역이 동시에 음향 정보를 처리하기 시작했음을 시사하고 있습니다.

 

또한 임상 언어 매핑의 일환으로 연구자들은 작은 전류로 참가자의 1차 청각 피질을 자극했습니다. 음성 처리가 전통적인 모델이 시사하는 바와 같이 직렬 경로를 따른다면 자극은 환자의 음성 인식을 왜곡할 가능성이 높습니다. 반대로 참가자들은 자극에 의해 유발된 청각적 소음 환각을 경험했지만 여전히 그들이 말하는 단어를 명확하게 듣고 반복할 수 있었습니다. 그러나 STG가 자극되었을 때 참가자들은 사람들이 말하는 것을 들을 수 있었지만 "단어를 알아들을 수는 없다"고 보고했습니다.

 

"사실 환자 중 한 명이 단어에서 음절이 바뀌는 것처럼 들린다고 말했습니다."라고 Chang은 말합니다.

 

최신 증거는 음성 처리의 전통적인 계층 구조 모델이 지나치게 단순화되어 부정확할 수 있음을 시사합니다. 연구자들은 STG가 일차 청각 피질에서 처리의 다음 단계 대신에 독립적으로 기능할 수 있다고 추측합니다.

 

언어 처리의 병행성은 의사들에게 어린이가 말소리를 식별하는 데 어려움을 겪는 난독증과 같은 상태를 치료하는 방법에 대한 새로운 아이디어를 제공할 수 있습니다.

 

"이것이 중요한 진전이지만 우리는 이 병렬 청각 시스템을 아직 잘 이해하지 못하고 있습니다. 이 발견은 소리 정보의 라우팅이 우리가 상상했던 것보다 매우 다를 수 있음을 시사합니다. 그것은 확실히 대답하는 것보다 더 많은 질문을 제기합니다." 라고 장교수는 말합니다.

 

 

기사출처 :  ScienceDaily

<Science News> Sounds and words are processed separately and simultaneously in the brain

 

 

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