Vynikající temporální sulcus - Superior temporal sulcus

Vynikající temporální sulcus
A black and white line drawing of the cerebrum that includes labels of each gyri and sulci. The Superior Temporal Sulcus is highlighted in red.
A grayscale cartoon image of the brain that shows detailed folds (gyri and sulci). The Superior Temporal Sulcus is highlighted in red.
Detaily
ČástTemporální lalok
Identifikátory
latinskýsulcus temporalis superior
NeuroNames129
TA98A14.1.09.145
TA25494
FMA83783
Anatomické pojmy neuroanatomie

The superior temporální sulcus (STS) je sulcus oddělující superior temporální gyrus z střední temporální gyrus v temporální lalok z mozek. A sulcus (množné číslo sulci) je hluboká rýha, která se zaobluje do největší části mozku, do mozek a gyrus (množné číslo gyri) je hřeben, který se křiví ven z mozek[1].

STS se nachází pod boční trhlina, což je trhlina, která odděluje temporální lalok, temenní lalok, a čelní lalok[1]. STS má asymetrickou strukturu mezi levou a pravou hemisférou, přičemž STS je delší v levé hemisféře, ale hlubší v pravé hemisféře.[2] Bylo zjištěno, že tato asymetrická strukturní organizace mezi hemisférami se vyskytuje pouze v STS lidského mozku.[2]

Ukázalo se, že STS vytváří silné reakce, když subjekty vnímají podněty ve výzkumných oblastech, které zahrnují teorie mysli, biologický pohyb, tváře, hlasy a jazyk.[3][4]

Zpracování jazyka

Zpracování mluvené řeči

Nadřazený temporální sulcus se také aktivuje, když slyší lidské hlasy.[5] Předpokládá se, že je zdrojem smyslového kódování spojeného s motorickým výkonem přes lepší parietálně-časové oblasti mozku odvozené z časového průběhu aktivace. Závěr příslušnosti k hlasovému zpracování lze vyvodit z údajů, které ukazují, že oblasti STS jsou aktivnější, když lidé poslouchají vokální zvuky, spíše než nevokální zvuky založené na prostředí a odpovídající kontrolní zvuky, kterými mohou být míchané nebo modulované hlasy.[6] Tyto experimentální výsledky naznačují zapojení STS v oblasti rozpoznávání řeči a jazyka.

Většina studií zjistila, že do fonologického zpracování je zapojena střední až zadní část STS, přičemž je indikována bilaterální aktivace, i když zahrnuje mírné zkreslení levé hemisféry kvůli větší pozorované aktivaci. Role předního STS ve ventrální dráze porozumění a produkce řeči však nebyla vyloučena.[7] Důkazy o zapojení střední části STS do fonologického zpracování pocházejí ze studií potlačení opakování, které pomocí fMRI určují oblasti mozku odpovědné za specializované zapojení stimulů tím, že si zvykají na stimul a zaznamenávají rozdíly ve stimulační reakci. Výsledný vzorec ukázal očekávané výsledky ve střední části STS.[8]

Studie využívající analýzu fMRI k měření vynikající aktivace temporálního sulku zjistily, že fonémy, slova, věty a fonologické podněty vedou ke zvýšené aktivaci v celé zadní a přední ose v temporálním laloku.[9] Tento model aktivace, který se nejčastěji vyskytuje v levé hemisféře, byl nazýván ventrálním proudem vnímání řeči.[7] Mnoho studií důsledně naznačuje, že aktivace horní temporální sulku je spojena s interpretací fonologických signálů.[9] Ačkoli současný výzkum naznačuje, že levá hemisféra horního temporálního sulku a s ním spojený levý ventrální proud hraje roli při fonologickém zpracování, pravá hemisféra horního temporálního sulku byla spojena s vnímáním hlasu a prozódií řeči.[10]

Podle modelu audiologické dráhy dodaného Hickokem a Poeppelem je po spektrotemporální analýze provedené sluchovou kůrou zodpovědný za interpretaci hlasového vstupu prostřednictvím fonologické sítě STS. Tato implikace se projevuje v aktivaci regionu při úkolech vnímání a zpracování řeči, což nutně zahrnuje přístup k fonologickým informacím a pokračování v nich. Manipulací s interakcemi fonologických dat, představovanými poskytováním slov s vysokou nebo nízkou hustotou sousedství (slova spojená s mnoha nebo několika jinými slovy), lze pozorovat fluktuaci aktivity oblasti STS. Tato změna aktivace spojuje STS s fonologickou cestou.[7]

Zpracování znakového jazyka

Výzkum ukazuje, že Brocova oblast mozku se aktivuje během výroby a zpracování znakové řeči.[11] Ačkoli Brocova oblast se nachází v čelní lalok, přijímá spojení z superior temporální gyrus, včetně STS.[11] Nativní signatáři jsou lidé, kteří se naučili a používají znaková řeč, jako Americký znakový jazyk (ASL), od narození, nebo jej použít jako svůj první jazyk.[12] Často se učí znaková řeč od svých rodičů a pokračovat v jeho používání po celou dobu jejich životnosti[12]. Znaková řeč aktivuje jazykové oblasti mozku, včetně STS[13]. Existují studie, které ukazují aktivaci STS, zatímco neslyšící a slyšící nativní signatáři vnímají znakovou řeč, což naznačuje, že STS je spojena s aspektem lingvistického zpracování znakové řeči.[14][15] Studie také ukazují, že existuje větší aktivace středního STS u hluchých i sluchově postižených, kteří získali ASL dříve než u těch, kteří jej získali později.[16]

Sociální zpracování

Studie odhalují několik možností sociálního zpracování.[17] Výzkum dokumentoval aktivaci v STS v důsledku pěti konkrétních sociálních vstupů, a proto se předpokládá, že STS je zahrnuta do sociálního vnímání. Ukázala zvýšenou aktivaci související s: teorií mysli (falešné příběhy víry versus falešné fyzické příběhy) hlasy versus zvuky prostředí, příběhy versus nesmyslné řeči, pohybující se tváře versus pohybující se objekty a biologický pohyb.[18][19] Podílí se na vnímání toho, kam ostatní hledí (společná pozornost ) a je důležitý při určování toho, kam směřují emoce ostatních.[20]

Teorie mysli

Neuroimagingové studie zkoumající teorii mysli, jinak známé jako schopnost připisovat duševní stavy ostatním, identifikovaly jako součást jeho zpracování zadní superior temporální sulcus pravé hemisféry.[9] Bylo zjištěno, že aktivaci této oblasti v teorii mysli nejlépe předpovídají nezávislé hodnocení od jiných skupin účastníků, konkrétněji to, do jaké míry je každá položka ve studii přiměla zohlednit protagonistův pohled.[21] Zprávy zaznamenané v jiných studiích naznačují řadu nesrovnalostí s lokalizací teorie zpracování mysli, jako je střední a přední část horního temporálního sulku se zvýšenou aktivací v reakci na teorii úkolů mysli.[19] Je tedy zapotřebí dalšího výzkumu, aby se rozšířila přesná funkční role nadřízeného temporálního sulku ve vnímání teorie mysli.

Vnímání obličeje

Nedávná studie identifikovala oblast zadního horního temporálního sulku, která je přednostně aktivována při interpretaci výrazů obličeje.[22] Podobně jiná studie zjistila, že transkraniální magnetická simulace narušila nervovou odezvu na tváře, ale ne neurální odezvu na těla nebo objekty.[23] Vzorce aktivací nalezené v této studii naznačují, že informace o obličeji jsou zpracovávány projekcemi v pravé hemisféře od zadního horního temporálního sulku, přes přední horní temporální sulcus a do amygdaly.[23] Další studie ukázala, že funkční konektivita v klidovém stavu mezi pravým zadním horním temporálním sulkem, pravou okcipitální oblastí obličeje, časnou zrakovou kůrou a bilaterálním horním temporálním sulkem pozitivně korelovala se schopností každého subjektu rozpoznat výraz obličeje.[24]

Audiovizuální integrace tváří a hlasu

Mnoho studií naznačuje, že zadní superior temporální sulcus je spojen s crossmodální vazbou sluchových a vizuálních podnětů.[9] Aktivace této zadní části horního temporálního sulku byla hlášena při detekci audiovizuálních inkongruencí a při vnímání hlasu.[9] Ukázalo se také, že zadní horní temporální sulcus je přednostně aktivován čtením rtů.[25] Oblast pravé zadní horní spánkové drážky byla charakterizována nedávnou studií silnější odpovědí na audiovizuální podněty ve srovnání se samotnými zvukovými nebo vizuálními podněty.[26] Tato studie také identifikovala stejnou oblast, která se přednostně aktivuje při zpracování podnětů spojených s lidmi, jako jsou tváře a hlasy.[26] Další studie fMRI zjistila, že neurální reprezentace audiovizuální integrace, neverbální emoční signály, citlivost hlasu a citlivost obličeje jsou lokalizovány do samostatných oblastí nadřazeného temporálního sulku.[27] Podobně tato studie také poznamenala, že oblast nejcitlivější na hlas se nachází v trupové části horního temporálního sulku, oblast nejcitlivější na výrazy obličeje se nachází v zadní koncové vzestupné větvi a k ​​audiovizuální integraci emočních signálů dochází v regionech které se překrývají s oblastmi rozpoznávání obličeje a hlasu při rozdvojení horního temporálního sulku.[27]

Biologický pohyb

Bylo zjištěno, že superior temporální sulcus má jedinečnou citlivost na pozorovatelné projevy porozumění pohybu, což naznačuje, že superior temporální sulcus je silně zapojen do rozpoznávání pohybů a gest požadovaných pro normální zpracování sociálních informací u lidí.[9] Ve studiích fMRI hodnotících interpretaci bodového světelného displeje, který představuje pohyblivou lidskou postavu jako vzor teček, byl pozorován shluk významné mozkové aktivity v zadním horním temporálním sulku pravé hemisféry u subjektů, které správně identifikovaly biologický pohyb se zobrazuje na displeji bodového světla.[28] Dále se předpokládá, že vnímání pohybu a interpretace pohybu jsou lokalizovány v různých oblastech horního temporálního sulku, přičemž vnímání pohybu je zpracováváno v zadní oblasti horního temporálního sulku a porozumění pohybu je zpracováváno v přední oblasti.[28]

Neurologické poruchy

Ve studiích o dysfunkčním sociálním poznávání u neurologických poruch, jako je to, co je pozorováno u lidí s vysoce fungujícím autismem, byla identifikována role nadřízeného temporálního sulku při zpracování sociálních informací jako mechanismus, který je kořenem těchto poruch v sociálních výklad.[29]

Autismus

Bylo hlášeno, že děti s vysoce fungujícím autismem nemají žádnou významnou změnu v aktivaci horního temporálního sulku pro biologický pohyb ve srovnání s nebiologickým pohybem, což naznačuje, že superior temporální sulcus není specificky aktivován při zpracování biologického pohybu, jako je tomu v děti bez autismu.[29] U subjektů se schizofrenií, další neurologickou poruchou spojenou s významným narušením sociálního poznávání, byla tato sociální porucha spojena se změnou zadní horní aktivace temporálního sulku v afektivní teorii mysli, emočním rozpoznáváním a interpretací neutrálních výrazů obličeje.[30] Přesněji řečeno, bylo zjištěno, že schizofrenní subjekty vykazovaly hyperaktivitu v zadním horním temporálním sulku pravé hemisféry při zpracování neutrálních výrazů obličeje, ale také vykazovaly hypoaktivitu ve stejné oblasti pro emoční rozpoznávání a afektivní teorii mysli.[30] Stejná studie také zjistila narušenou konektivitu mezi pravou a levou hemisférou zadního horního temporálního sulku při zpracování afektivní teorie mysli.[30] Další nedávná studie ukázala, že u subjektů se schizofrenií byl zjištěn inverzní vztah mezi koncentracemi glutamátu v horním temporálním sulku a skóre neurotismu, které bylo hodnoceno pomocí dotazníku, což naznačuje, že zvýšení koncentrací glutamátu může působit jako kompenzační mechanismus, který umožňuje osobám se schizofrenií předcházet neuroticismu.[31]

Agnosia

Byly dokumentovány různé poruchy STS, při nichž pacienti nerozpoznávají určitý stimul, ale přesto vykazují subkortikální zpracování stimulu, což je známé jako agnosie. Čistý sluchová agnosie (agnosia bez afázie) se vyskytuje u pacientů, kteří nedokážou identifikovat zvuky, které nejsou řeči, jako je kašel, pískání a pláč, ale nemají deficit porozumění řeči. Řečová agnosie je známá jako neschopnost porozumět mluveným slovům i přes neporušený sluch, produkci řeči a schopnost číst. Pacienti vykazují povědomí o známosti slova, ale nedokážou si vybavit jeho význam. Phonagnosia je charakterizována jako neschopnost rozpoznat známé hlasy a zároveň mít jiné sluchové schopnosti. Pacienti vykazovali dvojitou disociaci buď s neschopností spojit jména nebo tváře s určitým slavným hlasem, nebo rozlišit známé hlasy od neznámých. Vizuální agnosie lze rozdělit na samostatné poruchy, pokud jde o to, co je rozpoznáváno.[32] Neschopnost rozpoznat psaná slova je známá jako alexia nebo slovní slepota, zatímco neschopnost rozpoznat známé tváře je známá jako prosopagnosie. Ukázalo se, že prosopagnosie má podobnou dvojitou disociaci jako phonagnosia v tom, že někteří pacienti vykazují zhoršení paměti známých tváří, zatímco jiní vykazují zhoršení, když rozlišují známé tváře od neznámých.


Reference

  1. ^ A b Bui, Toai; M Das, Joe (2020), „Neuroanatomy, Cerebral Hemisphere“, StatPearls, Ostrov pokladů (FL): StatPearls Publishing, PMID  31747196, vyvoláno 2020-11-11
  2. ^ A b Leroy, F; et al. (27. ledna 2015). „Nový mezník mozku specifický pro člověka: hloubková asymetrie vynikajícího temporálního sulku“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 112 (4): 1208–13. Bibcode:2015PNAS..112.1208L. doi:10.1073 / pnas.1412389112. PMC  4313811. PMID  25583500.
  3. ^ Beauchamp, MS (září 2015). „Sociální tajemství nadřazeného temporálního sulku“. Trendy v kognitivních vědách. 19 (9): 489–90. doi:10.1016 / j.tics.2015.07.002. PMC  4556565. PMID  26208834.
  4. ^ Deen, B; Koldewyn, K; Kanwisher, N; Saxe, R (listopad 2015). „Funkční organizace sociálního vnímání a poznávání ve vrchním dočasném sulku“. Mozková kůra. 25 (11): 4596–609. doi:10.1093 / cercor / bhv111. PMC  4816802. PMID  26048954.
  5. ^ Carterová, Rita. Kniha o lidském mozku. str. 241.
  6. ^ Belin, P .; Zatorre, R. J .; Lafaille, P .; Ahad, P .; Pike, B. (2000-01-20). "Hlasově selektivní oblasti v lidské sluchové kůře". Příroda. 403 (6767): 309–312. Bibcode:2000Natur.403..309B. doi:10.1038/35002078. ISSN  0028-0836. PMID  10659849. S2CID  15348507.
  7. ^ A b C Hickok, Gregory; Poeppel, David (01.05.2007). "Kortikální organizace zpracování řeči". Recenze přírody Neurovědy. 8 (5): 393–402. doi:10.1038 / nrn2113. ISSN  1471-003X. PMID  17431404. S2CID  6199399.
  8. ^ Vaden Jr., Kenneth I .; Muftuler, L. Tugan; Hickok, Gregory (01.01.2010). "Fonologické potlačení opakování v bilaterálních vyšších temporálních sulcích". NeuroImage. 49 (1): 1018–1023. doi:10.1016 / j.neuroimage.2009.07.063. PMC  2764799. PMID  19651222.
  9. ^ A b C d E F Leroy, F; et al. (27. ledna 2015). „Nový mezník mozku specifický pro člověka: hloubková asymetrie vynikajícího temporálního sulku“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 112 (4): 1208–13. Bibcode:2015PNAS..112.1208L. doi:10.1073 / pnas.1412389112. PMC  4313811. PMID  25583500.
  10. ^ Sammler, D; et al. (7. prosince 2015). „Dorzální a ventrální cesty pro prozodii“. Aktuální biologie. 25 (23): 3079–85. doi:10.1016 / j.cub.2015.10.009. PMID  26549262.
  11. ^ A b Campbell, R .; MacSweeney, M .; Waters, D. (2007-06-14). „Posunkový jazyk a mozek: recenze“. Journal of Deaf Studies and Deaf Education. 13 (1): 3–20. doi:10.1093 / neslyšící / enm035. ISSN  1081-4159. PMID  17602162.
  12. ^ A b Hauser, Peter; Paludneviciene, Raylene; Supalla, Ted; Bavelier, Daphne (01.01.2006). „Americká znaková řeč - test reprodukce věty: vývoj a implikace“. Prezentace a další stipendia.
  13. ^ Emmorey, Karen; McCullough, Stephen (květen – červen 2009). „Bimodální dvojjazyčný mozek: Účinky zkušeností znakového jazyka“. Mozek a jazyk. 109 (2–3): 124–132. doi:10.1016 / j.bandl.2008.03.005. PMC  2680472. PMID  18471869.CS1 maint: formát data (odkaz)
  14. ^ Moreno, Antonio; Limousin, Fanny; Dehaene, Stanislas; Pallier, Christophe (2018-02-15). "Mozkové koreláty struktury složek v porozumění znakové řeči". NeuroImage. 167: 151–161. doi:10.1016 / j.neuroimage.2017.11.040. ISSN  1053-8119. PMC  6044420. PMID  29175202.
  15. ^ Neville, Helen J .; Bavelier, Daphne; Corina, David; Rauschecker, Josef; Karni, Avi; Lalwani, Anil; Braun, Allen; Clark, Vince; Jezzard, Peter; Turner, Robert (03.02.1998). „Mozková organizace pro jazyk u neslyšících a sluchově postižených: Biologická omezení a účinky zkušenosti“. Sborník Národní akademie věd. 95 (3): 922–929. doi:10.1073 / pnas.95.3.922. ISSN  0027-8424. PMC  33817. PMID  9448260.
  16. ^ Sadato, Norihiro; Yamada, Hiroki; Okada, Tomohisa; Yoshida, Masaki; Hasegawa, Takehiro; Matsuki, Ken-Ichi; Yonekura, Yoshiharu; Itoh, Harumi (08.12.2004). „Věkově závislá plasticita v horním temporálním sulku u neslyšících: funkční MRI studie“. BMC Neuroscience. 5 (1): 56. doi:10.1186/1471-2202-5-56. ISSN  1471-2202. PMC  539237. PMID  15588277.
  17. ^ Sours, C; et al. (Srpen 2017). „Kortikální multisenzorická konektivita je přítomna blízko narození u lidí“. Zobrazování a chování mozku. 11 (4): 1207–1213. doi:10.1007 / s11682-016-9586-6. PMC  5332431. PMID  27581715.
  18. ^ Grossman, E. D .; Blake, R. (2001). "Aktivita mozku vyvolaná obráceným a představeným biologickým pohybem". Vision Vision. 41 (10–11): 1475–1482. doi:10.1016 / s0042-6989 (00) 00317-5. PMID  11322987. S2CID  6078493.
  19. ^ A b Beauchamp, MS (září 2015). „Sociální tajemství nadřazeného temporálního sulku“. Trendy v kognitivních vědách. 19 (9): 489–90. doi:10.1016 / j.tics.2015.07.002. PMC  4556565. PMID  26208834.
  20. ^ Campbell, R .; Heywood, C.A.; Cowey, A .; S pozdravem M .; Landis, T. (1990). "Citlivost na oční pohled u prosopagnosických pacientů a opic s vynikající ablací temporálního sulku". Neuropsychologie. 28 (11): 1123–1142. doi:10.1016 / 0028-3932 (90) 90050-x. PMID  2290489. S2CID  7723950.
  21. ^ Dodell-Feder D, Koster-Hale J, Bedny M, Saxe R. Analýza položek fMRI v teorii úlohy mysli. Neuroimage. 2011; 55 (2): 705-712. doi: 10.1016 / j.neuroimage.2010.12.040.
  22. ^ Direito B, Lima J, Simões M a kol. Cílení na dynamické mechanismy zpracování obličeje ve vynikajícím temporálním sulku pomocí nového cíle neurofeedbacku fMRI. Neurovědy. 2019; 496: 97-108. doi: 10.1016 / j.neuroscience.2019.02.024
  23. ^ A b Džbán D, Japee S, Rauth L, Ungerleider LG. Superior Temporal Sulcus is Causally Connected to the Amygdala: A Combined TBS-fMRI Study. J. Neurosci. 2017; 37 (5): 1156–1161. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.0114-16.2016
  24. ^ Wang X, Song Y, Zhen Z, Liu J. Funkční integrace zadního horního temporálního sulku koreluje s rozpoznáváním výrazu obličeje. Hum Brain Mapp. 2016; 37 (5): 1930-1940. doi: 10,1002 / hbm.23145.
  25. ^ Uno T, Kawai K, Sakai K a kol. Disociované role spodního čelního gyrusu a vynikajícího temporálního sulku v audiovizuálním zpracování: detekce nesouladu shora dolů a zdola nahoru. PLoS One. 2015; 10 (3): e0122580. doi: 10,1371 / journal.pone.0122580
  26. ^ A b Watson R, Latinus M, Charest I, Crabbe F, Belin P. Selektivita lidí, audiovizuální integrace a heteromodalita v horním temporálním sulku. Kůra. 2014; 50 (100): 125–136. doi: 10.1016 / j.cortex.2013.07.011
  27. ^ A b Kreifelts B, Ethofer T, Shiozawa T, Grodd W, Wildgruber D. Cerebrální reprezentace neverbálního emočního vnímání: fMRI odhaluje oblast audiovizuální integrace mezi oblastmi citlivými na hlas a obličej v horním temporálním sulku. Neuropsychologie. 2009; 47 (14): 3059-3066. doi: 10.1016 / j.neuropsychologia.2009.07.001.
  28. ^ A b Herrington JD, Nymberg C, Schultz RT. Výkon úlohy biologického pohybu předpovídá vynikající aktivitu temporálního sulku. Brain Cogn. 2011; 77 (3): 372-381. doi: 10.1016 / j.bandc.2011.09.001.
  29. ^ A b Pelphrey, KA; Carter, EJ (prosinec 2008). „Mozkové mechanismy pro sociální vnímání: poučení z autismu a typického vývoje“. Annals of the New York Academy of Sciences. 1145: 283–99. doi:10.1196 / annals.1416.007. PMC  2804066. PMID  19076404.
  30. ^ A b C Mier, D; et al. (Říjen 2017). „Aberantní aktivita a konektivita zadního horního temporálního sulku během sociálního poznání u schizofrenie“. Evropský archiv psychiatrie a klinické neurovědy. 267 (7): 597–610. doi:10.1007 / s00406-016-0737-r. PMID  27770284. S2CID  4014245.
  31. ^ Balz, J (2018). „Koncentrace glutamátu ve vrchním dočasném sulku souvisí s neurotismem u schizofrenie“. Hranice v psychologii. 9: 578. doi:10.3389 / fpsyg.2018.00578. PMC  5949567. PMID  29867621.
  32. ^ Van Lancker, D. R .; Canter, G. J. (01.04.1982). "Porucha rozpoznávání hlasu a tváře u pacientů s hemisférickým poškozením". Mozek a poznání. 1 (2): 185–195. doi:10.1016/0278-2626(82)90016-1. ISSN  0278-2626. PMID  6927560. S2CID  14320198.