Penelitian terbaru telah mengungkap area otak spesifik yang berperan dalam menyelaraskan ritme pernapasan dengan pola bicara selama percakapan alami.
Studi pencitraan resonansi magnetik fungsional (fMRI) menunjukkan bahwa puncak pernapasan terjadi sekitar 200 milidetik sebelum ucapan dimulai, menandakan adanya kontrol sadar atas pernapasan untuk mempersiapkan diri berbicara. Studi ini mengidentifikasi aktivasi signifikan pada sulkus postcentral, batang otak, dan serebelum saat membandingkan puncak pernapasan sebelum berbicara dengan yang tidak terkait dengan ucapan. Area-area ini sangat penting untuk mengatur pernapasan dan mengoordinasikan gerakan.
Sulkus postcentral membantu memproses informasi sensorik dari otot pernapasan selama pernapasan yang disengaja. Batang otak, khususnya kompleks pre-Bötzinger, mengontrol ritme pernapasan otomatis dan mengintegrasikan sinyal untuk pertukaran gas, sementara serebelum terhubung dengan batang otak dan area kortikal untuk mengoordinasikan kontrol motorik. Temuan ini menyoroti interaksi rumit antara berbagai area otak yang mengelola pernapasan untuk produksi ucapan. Jaringan ini membantu menimpa pola pernapasan otomatis untuk memungkinkan kontrol sukarela yang diperlukan untuk berbicara.
Penelitian ini memperluas studi sebelumnya yang menghubungkan korteks motorik, area motorik suplementer, dan area premotorik dengan kontrol pernapasan sukarela. Korteks insular juga memainkan peran dalam memproses sinyal pernapasan, terhubung dengan area motorik ucapan. Memahami bagaimana otak mengoordinasikan pernapasan dan ucapan sangat penting untuk memodelkan bagaimana indra dan gerakan kita bekerja sama. Pengetahuan ini juga dapat membantu dalam mengembangkan pengobatan untuk gangguan ucapan dan pernapasan. Studi ini diterbitkan dalam jurnal Nature Neuroscience pada tahun 2019.
Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa batang otak bertindak sebagai generator ritme pernapasan dan memberikan masukan penghambatan ke neuron premotorik ucapan, memastikan bahwa pernapasan tetap dominan. Hal ini menjelaskan mengapa kita harus berhenti berbicara secara berkala untuk bernapas. Meskipun ada perbedaan antara vokalisasi manusia dan tikus, mekanisme dasar produksi suara tetap sama, menunjukkan bahwa temuan ini dapat memberikan wawasan tentang produksi ucapan dan pernapasan manusia. Selain itu, korteks insular, terutama bagian posteriornya, menunjukkan aktivitas yang kuat selama produksi ucapan, yang mungkin menunjukkan perannya dalam mengintegrasikan masukan auditori dan somatosensori serta dalam mengontrol pernapasan dan laring.