Najnowsze badania naukowe, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Nature Neuroscience" w 2019 roku, zidentyfikowały kluczowe obszary mózgu odpowiedzialne za synchronizację oddechu z mową podczas naturalnych konwersacji. Wykorzystując funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI), naukowcy odkryli, że szczyty oddechowe pojawiają się około 200 milisekund przed rozpoczęciem wypowiedzi, co sugeruje świadomą kontrolę nad oddychaniem w celu przygotowania do mówienia.
Badanie wykazało znaczącą aktywację w obrębie bruzdy zaśrodkowej (postcentral sulcus), pnia mózgu oraz móżdżku, porównując szczyty oddechowe związane z mową z tymi, które nie były z nią powiązane. Obszary te odgrywają kluczową rolę w regulacji oddechu i koordynacji ruchowej. Bruzda zaśrodkowa pomaga w przetwarzaniu informacji sensorycznych z mięśni oddechowych podczas celowego oddychania. Pień mózgu, będący centrum automatycznych rytmów oddechowych, integruje sygnały niezbędne do wymiany gazowej. Z kolei móżdżek, łącząc pień mózgu z obszarami korowymi, odpowiada za koordynację kontroli motorycznej.
Odkrycia te podkreślają skomplikowaną współpracę między różnymi częściami mózgu, które zarządzają procesem oddychania na potrzeby mowy. Ta sieć pozwala na przezwyciężenie automatycznych wzorców oddechowych na rzecz dobrowolnej kontroli niezbędnej do mówienia. Badania te rozszerzają wcześniejsze ustalenia dotyczące zaangażowania kory ruchowej, dodatkowego pola ruchowego i kory przedruchowej w dobrowolną kontrolę oddechu. Dodatkowo, kora wyspowa (insular cortex) również odgrywa rolę w przetwarzaniu sygnałów oddechowych, łącząc się z obszarami motorycznymi mowy.
Zrozumienie mechanizmów koordynacji oddechu i mowy jest fundamentalne dla tworzenia modeli pracy naszych zmysłów i ruchu. Wiedza ta może również przyczynić się do opracowania skuteczniejszych terapii dla osób z zaburzeniami mowy i oddychania. Badania z 2024 roku, opublikowane w "Science" przez naukowców z MIT, zidentyfikowały specyficzny obwód neuronalny w pniu mózgu, który kontroluje zwężenie krtani i wydech, zapewniając, że oddychanie ma pierwszeństwo nad mową, co jest fundamentalne dla naturalnego rytmu konwersacji.