Elektrische stimulatie van de hersenen helpt om gesproken taal te begrijpen, blijkt uit onderzoek van het UMCG, de Universiteit Maastricht en het Nationaal Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek in Frankrijk (CNRS).
Of je nu een praatje maakt met je buurman of een ingewikkeld hoorcollege volgt: gesproken taal verwerken is een complex samenspel tussen oren, gehoorzenuw en hersenen. In de oren worden klanken omgezet naar elektrische impulsen die via de gehoorzenuw naar de hersenen gaan.
Hoe de taalverwerking in het brein vervolgens precies in zijn werk gaat, is nogal een omstreden onderwerp binnen de wetenschap. Het lijkt erop dat dit gebeurt via neurale oscillatie, ofwel ritmische hersenactiviteit: het brein zou het spraakritme overnemen van degene die praat. De hersengolven synchroniseren als het ware met de binnenkomende spraaksignalen en dat zou een belangrijke rol spelen bij het begrijpen van gesproken taal.
Elektrische stroompjes
Verloopt de verwerking van gesproken taal daadwerkelijk via gesynchroniseerde hersengolven? En is dit een bijverschijnsel, of heeft het ook echt effect op het begrijpen van gesproken taal? Dat wilden wetenschappers uit Maastricht en Groningen weten. Ze maakten voor hun onderzoek gebruik van transcraniële current stimulatie: daarbij kregen proefpersonen via elektroden op hun hoofd zwakke elektrische stroompjes toegediend.
“Hoe kunnen we slimmere gehoorapparaten maken die direct communiceren met het brein?”
Vanuit het UMCG waren hoogleraar Auditieve Perceptie Deniz Başkent van de afdeling Keel-, Neus- en Oorheelkunde en haar collega-onderzoeker Etienne Gaudrain, bij dit onderzoek betrokken.
“Als je via elektrische impulsen rechtstreeks met het brein kan communiceren, dan zou dat kunnen betekenen dat je het gehoor kunt omzeilen”, zegt Başkent.
“Voor mensen die heel slecht of helemaal niet kunnen horen, zou dat wellicht een uitkomst kunnen zijn. Want die missen de informatie die via het gehoor komt.”
Gemanipuleerde spraakopnamen
De proefpersonen, allemaal horende mensen, kregen spraakopnamen te horen die door Gaudrain waren gemanipuleerd. Hij verwijderde het spraakritme, dat is de ritmische afwisseling tussen geluid en stilte. Tegelijkertijd kregen ze elektrische impulsen toegediend waaraan Gaudrain het spraakritme juist had toegevoegd.
“Spraak zonder ritme is niet erg begrijpelijk”, legt Gaudrain uit. “Stimuleer je echter tegelijkertijd het brein met elektrische impulsen die
spraakritme bevatten, dan begrijpen mensen toch wat er gezegd wordt. De elektrische stroompjes brengen de hersengolven in het juiste ritme.”
Tijdens het ene experiment kregen de proefpersonen een mannen- en een vrouwenstem te horen die door elkaar heen praatten. Ze moesten dan bijvoorbeeld alleen naar de man luisteren. Bij het tweede experiment hoorden ze de man en de vrouw apart van elkaar praten. Als de elektrische impuls op het juiste moment werd toegediend, konden de proefpersonen de spraak aanmerkelijk beter verstaan.
“Die elektrische impuls kun je vergelijken met de ondersteunden functie van liplezen”, aldus Gaudrain. “Slechthorenden gebruiken liplezen om informatie te krijgen over het spraakritme om zodoende betekenis te geven aan het gesprokene.”
Mogelijkheden voor de toekomst
“Door dit onderzoek hebben we ontdekt dat het heel belangrijk is dat het brein synchroniseert met het ritme van de spraak”, aldus Gaudrain. “Sterker nog: deze synchronisatie speelt een actieve rol bij het begrijpen van gesproken taal.”
“Ik zie door dit onderzoek heel veel mogelijkheden voor de toekomst”, voegt Başkent toe. “Op de lange termijn zouden we mensen kunnen helpen die een vorm van doofheid hebben, veroorzaakt door problemen met de gehoorzenuw. Bij deze mensen zou je het gehoor kunnen omzeilen en het signaal direct naar het brein zenden. Mensen die naast auditief ook visueel gehandicapt zijn en dus geen gebruik kunnen maken van liplezen, zouden hier ook bij gebaat kunnen zijn. Hoe kunnen we slimmere gehoorapparaten maken die direct communiceren met het brein? Dat is een heel interessant onderwerp voor ons.”
De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Current Biology. Het artikel is ook gepubliceerd in
de online versie van Current Biology.