Área del cerebro que decodifica el tiempo del habla descubierto

Mientras cortan y vuelven a montar las grabaciones del discurso, los científicos de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, y el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge han localizado un área del cerebro que es sensible al momento del habla.
El surco temporal superior mostró respuestas más grandes a los edredones del habla formados por segmentos más largos que los edredones del habla más cortos.

El tiempo del habla es un elemento crítico del lenguaje hablado y un elemento esencial de la estructura del habla humana. Para comprender el habla, se requiere que el cerebro integre la información en rápida evolución de fonemas, sílabas y palabras.

Los fonemas son las unidades de habla más básicas y breves, y duran entre 30 y 60 milisegundos. En comparación, las sílabas tardan 200-300 milisegundos más, y las palabras completas son aún más largas.

Para hacer frente a la avalancha de información, es probable que el sistema auditivo humano tome atajos para procesar los sonidos de manera efectiva.

El coautor del estudio Tobias Overath, profesor asistente de investigación de psicología y neurociencia en Duke, revela en la revista Neurociencia de la naturaleza que estos accesos directos pueden tener lugar por el sistema auditivo que muestrea fragmentos de información de longitud similar a la de una consonante o sílaba promedio.

Overath y colaboradores, incluido el autor correspondiente Josh McDermott del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), utilizaron un algoritmo innovador para crear nuevos sonidos a partir de fragmentos cortados y reensamblados de 30-960 milisegundos de grabaciones de habla extranjera. Los autores se refieren a estos nuevos sonidos como "edredones de voz".

Cuanto más cortos sean los fragmentos de edredones del habla, más significativa será la interrupción de la estructura del habla original.

Los científicos midieron la actividad de las neuronas mediante el uso de edredones de voz para estudiar a los participantes mientras escanean sus cerebros en una máquina de resonancia magnética funcional (fMRI).

Los siguientes clips son grabaciones cortadas de habla alemana que fueron reensambladas y reproducidas a los participantes en la máquina de escaneo cerebral para estudiar cómo el cerebro procesa los sonidos del habla:

Crédito: Tobias Overath, Universidad de Duke

El equipo teorizó que las áreas cerebrales involucradas en el procesamiento del sonido mostrarían respuestas más grandes a los edredones compuestos por segmentos más largos.

La teoría se demostró semi-correcta: una región del cerebro llamada surco temporal superior (STS) se volvió altamente activa durante las colchas de 480 y 960 milisegundos en comparación con las colchas de 30 milisegundos. Sin embargo, en contraste, otras áreas del cerebro involucradas en el procesamiento del sonido no cambiaron su respuesta como resultado de las diferencias en las colchas sonoras.

"Fue muy emocionante. Sabíamos que teníamos algo", comenta Overath, que también es miembro del Instituto de Ciencias del Cerebro de Duke.

La región del cerebro STS se reconoce como la integración de la información auditiva y otra información sensorial. Sin embargo, ningún estudio previo ha demostrado que STS sea sensible a las estructuras de tiempo en el habla.

STS no responde a la manipulación de acolchado aplicada a los sonidos de control

Para probar si la activación del STS se debió a estructuras de tiempo y descartar otras explicaciones, los investigadores probaron numerosos sonidos de control que crearon para imitar el habla.

De los tres sonidos sintéticos que crearon y probaron, el primero compartía la frecuencia del habla pero carecía de sus ritmos, el segundo tenía el tono eliminado del habla y el tercero usaba sonidos ambientales.

Cada uno de los sonidos de control se cortaron en trozos de 30 o 960 milisegundos y se volvieron a coser como colchas antes de reproducirlos en los participantes.

En contraste con la respuesta a las colchas de voz, el STS no respondía a la manipulación de acolchado cuando se aplicaba a los sonidos de control.

Overath dice:

"Realmente hicimos todo lo posible para estar seguros de que el efecto que estábamos viendo en STS se debía al procesamiento específico del habla y no a otra explicación, por ejemplo, tono en el sonido o que fuera un sonido natural en oposición a algunos sonido generado por computadora ".

La investigación futura para el grupo estudiará si la respuesta STS es similar para el habla extranjera que es fonéticamente diferente al inglés, como mandarín o colchas de habla familiar que es inteligible y tiene significado.

El equipo espera que el habla familiar pueda conducir a una activación más fuerte en el lado izquierdo del cerebro, que se cree que es dominante en el procesamiento del lenguaje.

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