MADRID, 2 Jul. (EUROPA PRESS) -
Los humanos somos los únicos primates que podemos controlar de forma flexible el tono de nuestras voces. Este control melódico no solo es importante para nuestras habilidades de canto: el tono fluctuante también transmite información crítica durante el habla, incluido el estado de ánimo del hablante, las palabras de énfasis, o si una oración es una afirmación o una pregunta. Algunos lenguajes tonales, como el chino mandarín, incluso usan el tono para dar diferentes significados a palabras que de otro modo serían idénticas.
Ahora, una nueva investigación de científicos de la Universidad de California (UC) San Francisco, en Estados Unidos, revela qué área del cerebro humano controla las cuerdas vocales de la laringe, o caja de la voz, para permitirnos controlar el tono de nuestro habla. Los conocimientos sobre el control del tono podrían allanar el camino para las prótesis cerebrales avanzadas que podrían permitir que las personas que no pueden hablar se expresen de forma natural.
El estudio, publicado este jueves en la revista 'Cell', fue realizado por Benjamin Dichter, investigador postdoctoral en el laboratorio del autor principal Edward F. Chang, profesor de Cirugía Neurológica y miembro del Instituto WeS de la UCSF para Neurociencias. A ellos se unieron Jonathan D. Breshears y Matthew K. Leonard, también de UCSF.
El laboratorio de Chang mostró recientemente cómo una parte del cerebro controla los músculos del labio, la lengua y la garganta para producir combinaciones fluidas de vocales y consonantes que conforman los principales sonidos fonéticos del habla. Su nuevo estudio muestra que una región diferente del cerebro rige independientemente la "música" del habla.
Cuando empujamos aire a través de la laringe, podemos controlar la rapidez con que vibran nuestras cuerdas vocales en función de la tensión que colocamos sobre ellas. De manera similar a apretar una cuerda de guitarra, aumentar la tensión en esos pliegues al flexionar los músculos de la laringe hace que vibren más rápido y da como resultado un sonido o una voz con un tono diferente. Pero solo unas pocas especies son capaces de aprender a controlar de forma flexible el tono vocal. "El control de la laringe es un paso clave en la evolución del lenguaje hablado", dice Dichter.
Pero para comprender cómo controla el cerebro la laringe durante el habla, los científicos necesitan información sobre qué está sucediendo en el cerebro en tiempo real mientras la gente habla, agrega Chang, quien fue nombrado Investigador Biomédico William K. Bowes Jr. en marzo de 2018. "Comprender cómo hablamos va más allá de simplemente saber dónde se localizan las funciones del habla en el cerebro. Más importante aún es comprender cómo las células del cerebro codifican las señales de comando para los músculos de la boca y la garganta que hacen posible el habla", añade.
Como neurocirujano en el Centro de epilepsia de UCSF, Chang realiza operaciones para extirpar el tejido cerebral que causa convulsiones. Algunos de los pacientes con epilepsia de Chang están equipados con matrices de alta densidad de diminutos electrodos en la superficie de sus cerebros para ayudar a identificar la génesis de sus ataques.
Los investigadores reclutan voluntarios de este grupo de pacientes para estudios de investigación como este análisis, que requieren un examen preciso de la actividad neuronal durante ciertas tareas del habla. Este método, conocido como electrocorticografía, o ECoG, ayudó al equipo a identificar qué áreas del cerebro y qué clústeres específicos de neuronas se activaron cuando los pacientes enfatizaban diferentes palabras mientras hablaban.
DIFERENCIAS EN LA ACTIVIDAD CEREBRAL EN FUNCIÓN DEL ÉNFASIS EN LAS PALABRAS
En el estudio publicado en 'Cell', los autores estudiaron cómo los cerebros de estos voluntarios modulaban los cambios en el tono para enfatizar diferentes palabras en la oración "Nunca dije que me robó mi dinero". Los voluntarios leen la oración varias veces, enfatizando una palabra diferente cada vez, lo que cambia sutilmente el significado de la oración.
Por ejemplo, "nunca dije que me robó mi dinero" implica que alguien más hizo la acusación, mientras que "nunca dije que ella robó mi dinero" implica que usted la acusó de robar algo más. De esta manera, los científicos podrían observar las diferencias en la actividad del cerebro debido a cómo los hablantes enfatizaron distintas palabras en la oración al cambiar el tono, sin modificar las palabras que se estaban pronunciando.
De esta forma, hallaron que la activación de las neuronas en un área del cerebro, llamada corteza motora laríngea dorsal, estaba relacionada con cambios rápidos en el tono, como cuando se enfatizan diferentes palabras en una oración. Cuanto más activa era esa área de la corteza, mayor era el tono del hablante en las palabras individuales. Esto fue así tanto durante el discurso como cuando los pacientes cantaban una melodía simple. Las neuronas en un área cerebral cercana se activan cuando un hablante cambia el tono general de su voz, como a veces hacemos cuando hablamos en un tono más alto a las mascotas o los niños.
Más tarde, mientras los pacientes se sometían a un mapeo cerebral en preparación para la neurocirugía, los investigadores estimularon eléctricamente las neuronas en la corteza motora laríngea dorsal. Estimular esas neuronas no solo hizo que los músculos de la laringe se flexionaran, sino que también provocó que algunos pacientes vocalizaran de manera espontánea.
Además, los investigadores encontraron que la corteza motora laríngea dorsal también responde al tono cuando los pacientes escuchaban silenciosamente su propio discurso reproducido. Según Dichter, no parece que otros primates empleen esta área del cerebro de la misma manera y el descubrimiento de que participa en la percepción y en la producción de cambios de tono puede dar pistas sobre cómo nuestros cerebros nos permiten imitar el habla de los demás e intencionalmente cambiar el tono de nuestra voz.
Dichter adelanta que el próximo proyecto del grupo ya está en marcha, y que explora conocer si podrían "hacer ingeniería inversa" sobre cómo el cerebro controla el tono. "¿Podemos predecir qué palabra se está enfatizando por un hablante simplemente al observar su actividad neuronal?", plantea.
Desarrollar una prótesis del habla que pueda prestar voces matizadas y naturalistas a aquellos que no pueden hablar es otra dirección que el equipo debe seguir. "Realmente nos gustaría que una prótesis lleve el contenido emocional del hablante --plantea Dichter--. No es suficiente capturar las palabras porque gran parte de lo que comunicamos es cómo decimos algo".
