Todo está en el tono: las vías de comunicación neural de la prosodia

NEUROSCIENCE NEWS10 DE NOVIEMBRE 2015

Científicos descubren vías de comunicación neural de la prosodia.

Investigadores del Instituto Max Planck en el área de Human Cognitive and Brain Sciences con sede en Leipzig han descifrado, por primera vez, las vías a través de la cual se conectan  las áreas de nuestro cerebro que se comunican entre sí cuando percibimos los cambios sutiles en el tono de voz en un altavoz. Los resultados de la investigación del Grupo Otto Hahn encabezado por Daniela Sammler muestran las conexiones en una red compleja en el hemisferio derecho y demuestran la implicación del sistema motor en la percepción del tono de voz. El conocimiento preciso de esta red de prosodia ayuda en la comprensión de la comunicación interpersonal y trastornos relacionados.

El Alemán y el Inglés no son los únicos idiomas que tienen una manera concisa de describir cómo el lenguaje es más que sólo palabras. Para los franceses, "ton c'est le, qui fait la musique". En otras palabras, no es sólo un caso de escuchar las palabras dichas por otra persona para entender exactamente lo que quieren decir. El tono de voz a menudo nos dice más acerca de las intenciones del hablante que el significado puramente semántico de lo que se dice.

Imagine un "sí" apasionado, vacilante o irónicamente dicho, como respuesta a una propuesta de matrimonio, sugiere Daniela Sammler. "Hay que tener un claro ejemplo de la importancia del tono de la voz." En un contexto científico, este tono de voz es conocido como 'la prosodia' y se refiere a la totalidad de todas las propiedades lingüísticas, como el acento, la entonación o incluso las pausas. Con el uso de métodos de análisis por imágenes modernas, los científicos pueden ahora explorar la decodificación del texto que tiene lugar sobre todo en el hemisferio izquierdo. Los resultados muestran que el comportamiento y el lenguaje humano no se pueden reducir a áreas cerebrales aisladas y confinadas sino que las rutas de conexión entre las áreas frontales y temporales del cerebro, en particular, son cruciales en el procesamiento del habla. Sin embargo, dichos modelos de trayectoria neurales del discurso no proporcionan ninguna pista para determinar cómo se procesa la prosodia en el cerebro humano.

Por tal motivo, científicos del grupo de investigación "Bases neurales de la entonación de voz" han desarrollado un estudio e invitaron a los participantes voluntarios al Instituto a descubrir el secreto de la red de la prosodia.

Los hablantes nativos de inglés femeninos y masculinos trabajaron en dos grupos diferentes de tareas, mientras que su función cerebral fue monitoreada utilizando la tomografía de resonancia magnética funcional (fMRT). Mientras usaban auriculares, tenían que decidir si las palabras que escuchaban eran pronunciadas como preguntas o afirmaciones (tarea prosodia) o debían indicar las letras iniciales (tareas de control).

Los resultados muestran que, en particular en el caso de la tarea prosodia, hay dos grupos de áreas cerebrales activas en el hemisferio derecho. Las activaciones en la parte posterior y anterior superiores del surco temporal (pSTS y aSTS) pueden ser etapas que disciernen el tono acústico que se utiliza y lo abstrae en un contorno de entonación que se percibe bien como una pregunta o una declaración.

Los sujetos tenían que decidir si las palabras que escucharon fueron pronunciadas como una pregunta o una afirmación. Además, tenían que seleccionar las letras iniciales de dos palabras similares. Crédito: MPI f. Cognitiva Humana y Ciencias del Cerebro / Sammler.

El segundo grupo se compone de áreas activas en el llamado lóbulo frontal inferior y la corteza premotora alrededor del área de la laringe, que controla los movimientos de la laringe. "El lóbulo frontal inferior ayuda a evaluar el tono de voz, mientras que la corteza premotora controla la vibración de las cuerdas vocales y por lo tanto el tono. Este es un hallazgo muy interesante, ya que los sujetos sólo escuchaban los estímulos y no se hablaban a sí mismos ", explica Sammler.

Los participantes en el estudio evidentemente ajustaban los movimientos de la laringe internamente como el hablante que utilizaba para esta palabra. Por lo tanto, el cerebro traducía las palabras que escuchaba en un comando de movimiento. Esto apoya la comprensión del habla, en la que el oyente reconstruye internamente los programas de movimiento que un hablante ha utilizado para producir lo que se ha oído. "Anteriormente, se creía que este aspecto era sólo relevante para el procesamiento del habla no prosódica en el hemisferio izquierdo. Sin embargo, los datos actuales podrían sugerir que existe un mecanismo similar en la percepción del tono de la voz ", explica Sammler.

Los investigadores también identificaron los haces de fibras de la sustancia blanca en la que el intercambio de información de esta red. Para ello, los investigadores calcularon las conexiones anatómicas entre las regiones activadas del cerebro a partir de imágenes del cerebro de los participantes.

Los resultados muestran una clara evidencia de vías dorsales y ventrales en el hemisferio derecho: el haz de fibras ventral sigue el fascículo longitudinal medial; el haz de fibras dorsal sigue el curso del fascículo arqueado o el fascículo longitudinal superior. Esto ya se conoce como la ruta de conexión entre los centros del lenguaje en el hemisferio izquierdo.

Por tanto, el cerebro percibe el tono de voz a lo largo de varias vías. En contraste con otras vías de señalización para el lenguaje, que se encuentran principalmente en la mitad derecha del cerebro."Estos caminos probablemente se combinan de manera flexible  y así realizan una variedad de tareas. Como resultado, el cerebro puede identificar significados sutiles en la voz de un interlocutor ", resume Sammler.

ABOUT THIS NEUROSCIENCE RESEARCH

Source: Daniela Sammler – Max Planck Institute
Image Credit: The image is credited to MPI f. Human Cognitive and Brain Sciences/ Sammler
Original Research: Abstract for “Dorsal and ventral pathways for prosody” by Daniela Sammler, Marie-Hélène Grosbras, Alfred Anwander, Patricia E. G. Bestelmeyer, and Pascal Belin in Current Biology. Published online November 5 2015 doi:10.1016/j.cub.2015.10.009

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Abstract

Dorsal and ventral pathways for prosody

Highlights
•fMRI and categorization of prosody highlight a right-hemispheric neural network
•DWI and fiber tractography reveal dual right fronto-temporal streams for prosody
•TMS suggests a motor contribution to prosody perception in the right dorsal stream

Summary
Our vocal tone—the prosody—contributes a lot to the meaning of speech beyond the actual words. Indeed, the hesitant tone of a “yes” may be more telling than its affirmative lexical meaning [ 1 ]. The human brain contains dorsal and ventral processing streams in the left hemisphere that underlie core linguistic abilities such as phonology, syntax, and semantics [ 2–4 ]. Whether or not prosody—a reportedly right-hemispheric faculty [ 5, 6 ]—involves analogous processing streams is a matter of debate. Functional connectivity studies on prosody leave no doubt about the existence of such streams [ 7, 8 ], but opinions diverge on whether information travels along dorsal [ 9 ] or ventral [ 10, 11 ] pathways. Here we show, with a novel paradigm using audio morphing combined with multimodal neuroimaging and brain stimulation, that prosody perception takes dual routes along dorsal and ventral pathways in the right hemisphere. In experiment 1, categorization of speech stimuli that gradually varied in their prosodic pitch contour (between statement and question) involved (1) an auditory ventral pathway along the superior temporal lobe and (2) auditory-motor dorsal pathways connecting posterior temporal and inferior frontal/premotor areas. In experiment 2, inhibitory stimulation of right premotor cortex as a key node of the dorsal stream decreased participants’ performance in prosody categorization, arguing for a motor involvement in prosody perception. These data draw a dual-stream picture of prosodic processing that parallels the established left-hemispheric multi-stream architecture of language, but with relative rightward asymmetry.

“Dorsal and ventral pathways for prosody” by Daniela Sammler, Marie-Hélène Grosbras, Alfred Anwander, Patricia E. G. Bestelmeyer, and Pascal Belin in Current Biology. Published online November 5 2015 doi:10.1016/j.cub.2015.10.009