Brain Networks during audiovisual speech (a)synchronies = Εγκεφαλικά δίκτυα στην χρονική (α)συμφωνία του οπτικοακουστικού λόγου.

Περίληψη

Το περιβάλλον βρίθει ερεθισμάτων που εισέρχονται στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ) μέσω των αισθητικών οργάνων. Η ικανότητα της συνένωσης ή συνεργασίας των αισθήσεων προς μια ενιαία ή κοινή αντίληψη των γεγονότων αποτελεί κοινό φαινόμενο στη φύση. Στο παράδειγμα της ομιλίας, ο προφορικός λόγος εγκολπώνει οπτικές (π.χ. κίνηση των χειλιών) και ακουστικές (π.χ. ακουστικά κύματα) πληροφορίες οι οποίες καταλήγουν ασύγχρονα, αλλά τίθονται παράλληλα στη διάθεση του συνομιλητή προς ενιαία επεξεργασία και κατανόηση. Προηγούμενες έρευνες έχουν δείξει πως ο οπτικός λόγος μπορεί να αποτελέσει μια πρότερη ένδειξη για το ακουστικό σήμα που ακολουθεί, διευκολύνοντας την επεξεργασία του από το ΚΝΣ. Πιο συγκεκριμένα, έρευνες στις οποίες έγινε κατακραφή των ηλεκτρικών – ή μαγνητικών – σημάτων του ανθρώπινου φλοιού έχουν δείξει πως στην παρουσία οπτικού λόγου αυξάνεται η ταχύτητα της αντίδρασης των φλοιϊκών σημάτων, ενώ παράλληλα μειώνεται η συνολική του αντίδραση. Η παρούσα έρευνα θέτει ως στόχο τη διευρεύνηση της επίδρασης της χρονικής συμφωνίας σε αυτό το φαινόμενο. Για το σκοπό αυτό, συλλέχθηκαν δεδομένα μαγνητοεγκεφαλογραφία κατά τη διάρκεια παρουσίασης συστηματικά ασύγχρονων οπτικο-ακουστικών συλλαβών ([πα] και [τα]) σε συμμετέχοντες. Αρχικά, αναπαράχθηκε μέρος προηγούμενων ερευνών, δείχνοντας πως η παρουσίαση της φυσικής ασυγχρονίας μεταξύ του οπτικού και ακουστικού λόγου προκαλεί μειωμένη αντίδραση των φλοιϊκών σημάτων, ενώ διευρύνθηκαν, βρίσκοντας γραμμική συσχέτιση της έντασης των αντιδράσεων με τη χρονική παρέκλιση των οπτικών και ακουστικών σημάτων. Εν συνεχεία, βρέθηκε πως το διμερές δίκτυο των φλοιϊκών περιοχών και των ζωνών συχνότητων είναι εμφωλευμένο κατά την αντίληψη του ασύγχρονου οπτικοακουστικού λόγου, με τις περιοχές που δρουν στις γρηγορότερες συχνότητες (>30 Hz) να υπάγονται σε αυτές των αργών (1 – 7 Hz). Τέλος, υποστήριζεται πως η παρουσία της οπτικής πληροφορίας παρασύρει την εσωτερική λειτουργία του ακουστικού φλοιού σε συντονισμό, μέσω ενός δικτύου αιτιακών σχέσεων στη συχνότητα δέλτα (1 – 3 Hz). Συνεπώς, συμπεραίνεται πως η αντίληψη του οπτικοακουστικού λόγου υποστηρίζεται από τη συντονισμένη δραστηριότητα φλοιϊκών η οποία δεν διαταράσσεται στον ακουστικό φλοιό μέσω των διαφορετικών οπτικο-ακουστικών ασυμφωνιών.

Speech encapsulates visual and acoustic signals that are received asynchronously but perceived as simultaneous by the listener. In the neuropsychological level, during audiovisual speech, the preceding visual speech may serve as an initial prediction, encompassing ‘what’ and ‘when’ the sound will occur. The current study sought to determine this mechanism. For this scope, magnetoencephalographic (MEG) data were acquired from human participants during the presentation of systematically a-synchronized audiovisual speech syllables. At first, the visual modulation was confirmed in the event-related auditory response, corroborating previous findings reporting a reduced amplitude and latency of the auditory response during naturally occurring audiovisual asynchronies. Furthermore, the neural distribution across audiovisual asynchronies matched the asymmetric temporal integration window. More importantly, it is shown that audiovisual speech asynchronies are processed in the brain with cortical entrainment. This neural synchronization matched the temporal scale of syllabic rate was not found to be distracted with various asynchronies deviating the natural audiovisual statistics, within the superior temporal gyrus. Finally, hierarchically nested oscillatory networks are found to underpin the various asynchronies, depicting the predictive hierarchies within the cortex through different oscillatory regimes.