Когнитивная нейробиология процессов научения и восприятия языка: 2021 г. этап 5

Project: Grant fulfilmentGrant stage fulfilment

Project Details

Description

Лаборатория Поведенческой Нейродинамики проводит исследования в области Когнитивной нейробиологии процессов научения и восприятия языка. Проект направлен на реализацию масштабной исследовательской программы по изучению нейрокогнитивных основ языка и научения.

Наши цели – расширение существующих на данный момент в этой области представлений и прояснение природы нейропластических изменений, практически мгновенно возникающих в ответ на предъявление новых речевых стимулов в процессе их освоения детьми и взрослыми.

В настоящий момент лаборатория работает в трех основных направлениях:
— изучение нейрональных механизмов двух типов речевого научения: эксплицитного и имплицитного с помощью электроэнцефалографии высокой плотности и транскраниальной электрической стимуляции
— изучение овладения словоформами, соответствующим абстрактным и конкретным понятиям, с помощью электроэнцефалографии высокой плотности и транскраниальной электрической стимуляции
— изучение процессов мгновенного речевого научения у детей дошкольного возраста с помощью электроэнцефалографии высокой плотности.

Layman's description

Лаборатория поведенческой нейродинамики проводит исследования в области когнитивной нейробиологии процессов научения и восприятия языка. Проект направлен на реализацию масштабной исследовательской программы, а также на создание в СПбГУ современного высокотехнологичного исследовательского центра, позволяющего осуществлять всестороннее изучение речевой функции человека.

Наши цели – расширение существующих на данный момент в этой области представлений и прояснение природы нейропластических изменений, практически мгновенно возникающих в ответ на предъявление новых речевых стимулов в процессе их освоения детьми и взрослыми. Помимо установления механизмов вербального научения, одной из основных целей является уточнение мозговых основ хранения и обработки вербальной информации – посредством оценки работы задействованных в этом процессе структур, временной динамики их активации и взаимодействия между различными участками мозга, а также функциональных и анатомических связей между ними, – с выходом на установление потенциальных причинно-следственных связей.

Key findings for the project

Полученные к настоящему моменты результаты, с одной стороны, описывают ранее малоизученные нейрональные механизмы, обеспечивающие функционирование мозговых систем научения и памяти в процессе языкового научения, а с другой стороны – указывают на возможность неинвазивного влияния на работу данных механизмов. Первое демонстрируется 1) данными поведенческих экспериментов, указывающих на различные нейрокогнитивные стратегии научения (например, т.н. «быстрое картирование» и «явное кодирование»), которые обеспечивают эффективное научение в различных контекстах, 2) электрофизиологическими данными, которые показывают различные пространственно-временные паттерны активности мозга для разных типов научения, что также позволяет предположить задействование нейроанатомически разнообразных систем при создании различных мнемических контуров памяти, 3) нейростимуляционными данными, которые подтверждают специфическое участие разных зон мозга (например, речевых зон Брока и Вернике, а также их гомологов в правом полушарии) при усвоении разных типов информации (например, абстрактной и конкретной семантики). Таким образом, наши результаты вносят конкретный вклад в понимание функционирования систем мозга человека, отвечающих за кодирование и хранение языковой информации, что, в свою очередь, важно для понимания механизмов речевых расстройств, возникающих, например, при различных заболеваниях, травмах и расстройствах развития, облегчая таким образом разработку методов их превенции, диагностики и амелиорации.
Кроме того, как указано выше, наши результаты прямо демонстрируют возможность неинвазивного влияния на работу данных нейролингвистических механизмов. В ряде проведенных нами экспериментов показана возможность положительного влияния транскраниальной электрической стимуляции (ТЭС) на усвоение новых слов. Наши результаты не только продемонстрировали общее положительное влияние ТЭС языковых областей в левом полушарии на научение, но и позволяют предположить возможность ее более специфического воздействия на запоминание определенных типов языковой информации, как например, показано на примере влияния ТЭС зоны Брока на научение абстрактным концептам. Хотя прежде, чем эти исследования можно будет перевести в прикладную плоскость, их еще ожидает долгий путь экспериментального и теоретического развития с последующей адаптацией к практическим приложениям; уже имеющиеся на настоящий момент результаты позволяют уверенно говорить о принципиальной возможности использования нейромодуляционных методик для фасилитации процессов научения в мозге человека. Это, в свою очередь, представляет интерес для разработки методов амелиорации расстройств нейрокогнитивных систем мозга человека, отвечающих за научение, память и язык.

Key findings for the stage (in detail)

По результатам проведенных в 2021 году исследований могут быть сделаны следующие выводы:
В результате ТЭС речевых зон, Брока и Вернике, а также их гомологов в правом полушарии ускоряется как лексическое, так и семантическое распознавание новых слов в сравнении с плацебо.
При использовании стратегии научения «явное кодирование» наблюдаются преимущества в скорости и точности распознавания артикулируемых слов над неартикулируемыми. Это общий паттерн превосходства артикуляции, который проявляется также в группе плацебо, который, по всей видимости, неспецифически усиливается в результате ТЭС.
В условии быстрого картирования обнаружено как неспецифическое ускорение по сравнению с плацебо, так и специфическое снижение количества ошибок при использовании катодной стимуляции, которое распространяется на артикулируемые слова. Поскольку последний результат не является повторением паттерна плацебо-стимуляции, можно прийти к выводу, что он специфичен для катодной ТЭС.
В целом, наблюдаемые результаты ТЭС области Брока указывают на ее непосредственное участие в усвоении абстрактной семантики. Стимуляция данной области постоянным током способствовала контекстному усвоению новых слов, демонстрируя улучшения в узнавании слов после ТЭС, наиболее выраженные для абстрактных слов, хотя некоторые эффекты также наблюдались для новой конкретной семантики.
Мы не обнаружили никаких доказательств подавления обучения при какой-либо из двух задействованных полярностей, что позволяет предположить, что предполагаемый эффект катодного торможения не применим к ТЭС области Брока, по крайней мере, в задаче контекстного усвоения слов.
Основные эффекты стимуляции были выявлены в первый день оценки и были ограничены по времени, без значительного влияния на фазу консолидации.
Дальнейшие исследования все еще необходимы для более подробного разъяснения влияния ТЭС на построение, консолидацию, хранение и извлечение следов памяти; в таких исследованиях могут использоваться различные параметры области стимуляции, режимы обучения, оценочные задания и выборки участников.

Academic ownership of participants (text description)

Ю.Ю. Штыров - 11%, да
А.А. Александров – 2%, да
В.А. Аверьянова – 2%, да
Е.А. Андрющенко – 5%, да
Е.Н. Блинова – 5%, да
Е.Д. Благовещенский – 11%, да
М.Ю. Васильева – 2%, да
Д.С. Гнедых – 4%, да
Т.Е. Исаева – 5%, да
А.С. Кирсанов – 4%, да
В.М. Князева – 2%, да
С.Н. Костромина – 3%, да
Д.М. Цветова – 4%, да
К.Г. Мирошник – 2%, да
Н.А. Мкртычян – 4%, да
Н.А. Новиковская – 2%, да
Е.И. Перикова – 11%, да
М.Г. Филиппова – 4%, да
А.В. Шаболтас – 2%, да
О.В. Щербакова – 11%, да
А.Д. Наследов - 2%, да
А.А. Юрьева – 2%, да

Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

разрешается
Short titleGZ-2021
AcronymMega_5 - 5
StatusFinished
Effective start/end date1/01/2131/12/21

Fingerprint

Explore the research topics touched on by this project. These labels are generated based on the underlying awards/grants. Together they form a unique fingerprint.