nevrolingvistikk

Nevrolingvistikk har oppstått ut fra kunnskapen om at språk kan bli hemmet etter hjerneskader. Dette var trolig kjent siden antikken, men det ble først etablert med vitenskapelige metoder i det 19. århundre. En viktig milepæl var forskningen til den franske nevrologen Paul Broca. Broca studerte pasienter som i stor grad hadde mistet evnen til å produsere talespråk etter skader i den fremre delen (frontallappen) av venstre hjernehalvdel. Denne regionen ble senere kjent som Brocas område. Dette funnet viste at bestemte hjerneregioner er involvert i språkproduksjon.

På slutten av 1800-tallet fortsatte forskningen med studier av pasienter med ulike språkproblemer, kjent som afasi. Den tyske nevrologen Carl Wernicke viste at skader langs den laterale overflaten (tinninglappen) av venstre hjernehalvdel førte til forstyrrelser i taleforståelse. Denne regionen er nå kalt Wernickes område. Dette arbeidet bidro til å etablere hypotesen om at ulike deler av hjernen er involvert i forskjellige aspekter av språkbehandling.

Nevrolingvistikk fortsatte å utforske forholdet mellom ulike skader i spesifikke områder av hjernen og språkvansker innenfor tale- eller skriftspråk. I denne perioden var modeller innen nevrolingvistikk diagrammer som viste hvilke regioner som var ansvarlige for ulike aspekter av tale- og språkbehandling, og hvordan de var koblet sammen.

Mer avanserte teorier i nevrolingvistikk dukket opp i første halvdel av 1900-tallet med fremveksten av språkvitenskap, først med strukturalisme, og deretter med generativ grammatikk. Hovedkilden til data for nevrolingvistiske studier var fortsatt pasienter med hjerneskader. Utviklingen av teorier innen lingvistikken ga for første gang et formelt rammeverk for tolkning av nevrolingvistiske data.

Innføringen av databehandling, større datasett, nevroavbildning og ikke-invasiv elektrofysiologi på 1970-tallet endret feltet videre. Nå er det mulig å studere hjernens reaksjoner på talespråk, skriftspråk og tegnspråk i detalj, både i rom og tid i hjernen. Dagens forskning innen nevrolingvistikk bruker en rekke metoder og datatyper, i ulike grupper, fra nyfødte til pasienter med nevrologiske lidelser.

Tale og språk i hjernen støttes av nettverk som omfatter flere regioner av hjernebarken. Lingvistiske funksjoner er for det meste ikke lokalisert til spesifikke områder, men oppstår fra samspillet mellom ulike noder i disse nettverkene.

Det er vist at det finnes et kjerne-språknettverk som omfatter minst frontallappen (inkludert Brocas område), den anteriore og posteriore delen av tinninglappen (inkludert Wernickes område), og isselappen, primært i venstre hjernehalvdel. Dette nettverket kalles det perisylvianske språknettverket fordi det sitter rundt den sylviske spalten i hjernen. Disse områdene er anatomisk koblet via hvite substansfibre.

Dette nettverket blir mer aktivt under språkproduksjon, forståelse og læring, i alle verdens språk som har blitt testet, og dette gjelder både talespråk, skriftspråk og tegnspråk. Det spesifikke bidraget fra frontallappen, tinninglappen og isselappen er gjenstand for intens studie innenfor nevrolingvistikk.

I tillegg til dette kjerne-språknettverket støttes tale og språk av flere dynamiske nettverk som stadig oppstår og oppløses ut fra hva man har bruk for. For eksempel innebærer lesing og skriving en kobling av språknettverket med områder for visuell og ortografisk bearbeiding, samt med hjerneregionene for finmotorisk kontroll av håndmuskulaturen. Andre oppgaver kobler språknettverket med nettverker som støtter resonnement, sosial kognisjon, læring, hukommelse og mer. Man kan si at mer eller mindre hele hjernen er i bruk når en person bruker språk.

Nevrolingvistikk er ikke bare interessert i hvor i hjernen språk blir behandlet, men også i hvordan språkprosesser utvikler seg over tid. Hjerneaktivitet kan spores med elektroencefalografi (EEG) eller magnetencefalografi (MEG). To viktige komponenter av EEG-signalet er N400 og P600.

N400 er en hjernebølge som topper rundt 400 millisekunder (4 tideler av et sekund) etter at en person begynner å lese eller høre ord i en setning. I et typisk eksperiment presenteres en setning ved at ett og ett ord vises på en skjerm. N400-responsen er knyttet til betydningsbehandling i språket. Hvis en setning inneholder et uventet ord, blir N400-responsen større. For eksempel: Etter ‘Jeg smører brød med …’, så gir ordet ‘pesto’ en større N400-bølge enn ‘syltetøy’. Forskningen på N400 viser at betydningen av de fleste ord aktiveres i hjernen ut fra konteksten som går foran det.

P600 er en hjernebølge som kan følge N400, rundt 600 millisekunder etter at ordet er presentert. P600-respons ble først oppdaget i EEG-studier som undersøkte grammatikkfeil i setninger. Senere ble den også funnet i studier som så på andre former for grammatisk eller syntaktisk kompleksitet i setninger. Nå er det kjent at P600 reflekterer en generell prosess med å integrere informasjon som kan omfatte både form og betydning i setninger.

EEG- og MEG-eksperimenter gjennom nesten 50 års forskning har vist en kompleks sekvens av raskere og langsommere hjerne-responser på språk, som stammer fra kjerne-språknettverket. Et prinsipp som har kommet frem, er at hjernen prøver å finne betydning i språk så tidlig som mulig, og bruker all tilgjengelig informasjon for å oppnå dette. Når man hører språk (eller leser tekst eller ser tegnspråk), så prøver man så raskt som mulig å tolke det, selv om den grammatikalske strukturen inneholder feil eller fortsatt er ufullstendig.

Hjerneskader, enten traumatiske eller ikke, påvirker millioner av mennesker hvert år. Språkfunksjoner er distribuert i nettverker i hjernen, derfor kan hjernelesjoner redusere en persons evne til å bruke språk, enten midlertidig eller permanent. Tradisjonell nevrolingvistikk forsøkte å fastslå hvilke typer hjerneskader som kan påvirke spesifikke språkfunksjoner. I dag har fokuset delvis skiftet til å forstå hvordan hjernen omorganiserer seg etter skade, og hvordan funksjoner derfor kan reddes eller gjenopprettes over tid.

Det generelle begrepet afasi refererer til delvis eller total tap av språk- eller talefunksjoner etter nevrologisk traume eller lidelse. Afasi kan klassifiseres i spesifikke former, avhengig av om pasientens tale er flytende, om taleavbrudd også følges av vanskeligheter med forståelse eller gjentagelse av språk, og ved vanskeligheter knyttet til språkets semantikk, for eksempel gjenspeilet i pasientens evne til å navngi objekter eller handlinger som vises på bilder.

Nyere klassifikasjoner av afasi tar i økende grad hensyn til den årsaksmessige opprinnelsen og den funksjonelle utviklingen av lidelsen. Hjerneskader kan plutselig kan skade språkfunksjon, mens nevrodegenerative sykdommer, som Alzheimer’s sykdom og frontotemporal degenerasjon eller demens, kan forårsake gradvis og uopprettelig tap av språkevner. Nevrodegenerative sykdommer gir for øyeblikket liten håp om gjenoppretting av funksjon, men utsiktene er noen ganger bedre etter lokaliserte hjerneskader.

Hjernen kan reagere på skade på forskjellige måter. For eksempel kan ulike nettverk i hjernen lære å utføre eller tilnærme seg samme språkfunksjon. Hvis noen språkområder blir skadet, kan prosessering omdirigeres gjennom intakte områder i det språknettverket eller tilsvarende områder i høyre hjernehalvdel, eller hjerneområder som vanligvis ikke er knyttet til språk. Forskning innenfor nevrolingvistikk har som mål å oppdage andre mekanismer for gjenoppretting av funksjon etter hjerneskade, og å utnytte dem i rehabiliteringsprogrammer.

Forskning innenfor nevrolingvistikk følger i dag to hovedretninger. Den ene har som mål å studere språkprosesser i hjernen med økende presisjon, takket være teknologiske fremskritt innen nevrobildebehandling og nevrofysiologi, samt økt bruk av avanserte metoder for dataanalyse. Lingvistikken spiller en viktig rolle i denne typen forskning: stadig finere lingvistiske hypoteser, på alle nivåer av struktur – fra lyd til betydning – brukes for å identifisere spesifikke responser på språket i hjernen, og til slutt kartlegge hele spekteret av representasjoner og operasjoner som ligger til grunn for språklig kapasitet.

Den andre forskningsretningen har som mål å utforske de evolusjonære og utviklingsmessige opprinnelsene til menneskelige språkevner, om de samme responsmønstrene, som N400 og P600, observeres under lignende forhold i forskjellige språk eller ulike befolkningsgrupper, og om disse responsene kan modelleres og simuleres av ulike dataprogrammer, inkludert kunstige nevrale nettverk. Målet med denne forskningen er å identifisere spesielle egenskaper ved den menneskelige hjernen som gjør språk mulig, og å studere tilsvarende evner og begrensninger i spedbarnshjerner, primathjerner, og datamaskiner. Den menneskelige hjernen behandler språk på en unik måte: denne evnen er i stor grad fraværende hos andre arter, den utvikler seg gradvis hos spedbarn og barn, og den opererer i samsvar med betydelig ulike prinsipper sammenlignet med dagens språkmodeller og andre språkteknologier.

• språk
• kognitiv nevrovitenskap

• Baggio, Giosuè. 2022. Neurolinguistics. Cambridge MA: MIT Press

• Brennan, Jonathan R. 2022. Language and the Brain. A Slim Guide to Neurolinguistics. Oxford: Oxford University Press