Mempelajari bahasa baru atau mendapatkan kembali kemampuan berbicara mungkin tidak terlalu bergantung pada pusat pergerakan otak dibandingkan yang diyakini para ilmuwan. Penelitian baru menunjukkan bahwa wilayah yang terlibat dalam pemrosesan suara dan sensasi fisik memainkan peran yang jauh lebih penting dalam pembelajaran bicara dan memori.
Penelitian yang dipimpin oleh para peneliti di McGill University dan Yale School of Medicine ini dapat membentuk kembali pemahaman ilmiah tentang bagaimana ucapan dipelajari dan mempengaruhi desain pengenalan ucapan dan teknologi komunikasi berbasis otak di masa depan.
Daerah sensorik di otak menempati tempat sentral
Selama bertahun-tahun, para peneliti umumnya berasumsi bahwa mempelajari dan mengingat gerakan-gerakan kompleks yang diperlukan untuk berbicara bergantung terutama pada area motorik otak. Daerah ini mengontrol pergerakan wajah, mulut dan saluran suara yang memungkinkan berbicara.
Temuan baru ini menunjukkan arah yang berbeda. Alih-alih menyoroti daerah motorik sebagai pendorong utama pembelajaran bicara, penelitian menunjukkan bahwa sistem pendengaran dan somatosensori sangat penting untuk perolehan dan retensi pola bicara baru.
“Ilmu saraf sensorimotor secara tradisional berfokus pada area motorik frontal sebagai penggerak utama gerakan. Studi ini mengubah pemahaman tersebut dengan menunjukkan bahwa pembelajaran ucapan manusia sebagian besar bersifat sensorik,” kata David Ostry, profesor psikologi di McGill University.
Temuan ini juga dapat membantu memandu pengembangan teknologi baru dalam kemampuan bicara otak. Sistem seperti ini suatu hari nanti dapat membantu memulihkan kemampuan komunikasi setelah stroke dengan mengintegrasikan proses sensorik untuk meningkatkan kinerja dan kegunaan.
Menguji pembelajaran bicara dengan stimulasi otak
Untuk mempelajari bagaimana wilayah otak yang berbeda berkontribusi terhadap pembelajaran bicara, para peneliti pertama-tama memodifikasi ucapan partisipan secara real time dan memutar ulang ucapan yang dimodifikasi tersebut melalui headphone. Pendekatan ini mendorong peserta untuk menyesuaikan pola bicaranya, sehingga menciptakan suatu bentuk pembelajaran motorik bicara.
Tim kemudian menggunakan stimulasi magnetik transkranial (TMS), sebuah metode stimulasi otak non-invasif, untuk mengganggu sementara aktivitas tiga wilayah otak utama yang terlibat dalam ucapan: korteks pendengaran, korteks somatosensori, dan korteks motorik.
Para peneliti menilai retensi pola bicara yang baru dipelajari 24 jam kemudian.
Prediksi mereka sederhana. Jika wilayah tertentu di otak penting untuk mempelajari dan menyimpan ingatan terkait ucapan, gangguan pada wilayah tersebut akan mengurangi retensi. Jika wilayah tersebut tidak kritis, retensi tidak akan berubah.
Hasilnya sangat mendukung pentingnya pemrosesan sensorik. Ketika aktivitas di korteks pendengaran atau korteks somatosensori terganggu, peserta memiliki retensi yang jauh lebih rendah terhadap gerakan bicara yang telah mereka pelajari. Sebaliknya, gangguan pada korteks motorik mempunyai pengaruh yang kecil terhadap retensi.
“Penelitian kami menantang asumsi bahwa ingatan baru akan ucapan hanya bergantung pada perubahan di area motorik otak. Sebaliknya, penelitian ini menyoroti pentingnya perubahan di area pendengaran dan somatosensori di otak dalam cara kita belajar berbicara,” kata rekan penulis studi Nishant Rao, peneliti di Universitas Yale.
Plastisitas otak dan terapi stroke di masa depan
Penelitian ini merupakan bagian dari upaya yang lebih besar untuk memahami bagaimana plastisitas dalam sistem sensorik otak berkontribusi terhadap pembelajaran dan memori jangka panjang.
Hal ini juga didasarkan pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh kelompok penelitian yang sama mengenai gerakan lengan dan tangan. Studi-studi ini juga menemukan bahwa gangguan pada daerah sensorik otak mengganggu kemampuan belajar dan mempertahankan keterampilan motorik baru.
Pekerjaan di masa depan akan fokus pada mengidentifikasi sirkuit kortikal spesifik yang terlibat dalam pembelajaran dan menyelidiki pemrosesan sensorik untuk gangguan pergerakan. Para peneliti secara khusus tertarik pada aplikasi dalam rehabilitasi stroke dan pemulihan bicara.
Tentang penelitian
Penelitian, “Sensory bases of Speech and Memory Learning and Memory,” oleh Nishan Rao, Rosalie Gendron, Timothy Manning dan David Ostry, diterbitkan di Prosiding National Academy of Sciences Amerika Serikat.
Penelitian ini didanai oleh Institut Nasional Ketulian dan Gangguan Komunikasi Lainnya.
