عضلات دهان با تکیه بر موتور کنترل یادگیری و تولید گفتار

1. عضلات دهان با تکیه بر موتور کنترل یادگیری و تولید گفتار سمینار کنترل عصبی-عضلانی فرناز حاجی احمدی استاد :دکتر توحید خواه

2. فهرست مطالب • مقدمه • عضلات درگیر در گفتار • نواحی مغزی درگیر در گفتار • مدل سازی گفتار

3. مقدمه • تولید گفتار را می توان شامل دو بخش شنوایی و حرکتی دانست که در بخش شنوایی،فیدبک شنوایی و در بخش حرکتی فیدبک سوماتوسنسوری که شامل حس عمقی و حس لامسه است نقش به سزایی را در گفتار ایفا می کنند. • فرآیند یادگیری و تولیدگفتار را می توان به صورت یک سیستم کنترل حلقه بسته مدل کرد.

4. عضلات درگیر در تولید گفتار

5. نواحی مغزی درگیر در گفتار • قشر پیش حرکتی • ناحیه بروکا • قشر حرکتی اولیه • قشر سوماتوسنسوری • قشر شنوایی اولیه • قشر شنیداری سطوح بالاتر • ورنیکه

6. نواحی مغزی درگیر در گفتار قشر پیش حرکتی:فعال شدن یک یا چند نورون در این قسمت،یک برنامه ی حرکتی برای تولید یک سیلاب را طرح ریزی می کند. قشر حرکتی اولیه :جایی است که در آن فرمان های جلوسوی ارسالی از قشر پیش حرکتی و فرمان های فیدبکی اصلاح شده ی ارسالی از قشرهای سوماتوسنسوری و شنوایی با یکدیگر ترکیب می شوند. سلول های قشر حرکتی،عضلات مختلف مربوط به عملگرهای صوتی را از طریق نورون های حرکتی این عضلات به حرکت در می آورند. بروکا :بروکا در آنالیز ساختارهای سلسله مراتبی و ترتیبی (مانند جمله سازی) نقش دارد و در طرح ریزی حرکتی عملگرهای صوتی،به قشر پیش حرکتی کمک می کند

7. نواحی مغزی درگیر در گفتار قشر سوماتوسنسوری: قشر سوماتوسنسوری اطلاعات حس عمقی و لامسه را از عملگرهای صوتی دریافت می کند قشر شنوایی:سلول های خطای شنیداری،اختلاف بین حالت شنیداری مطلوب و فیدبک شنوایی واقعی را محاسبه می کنند و سیگنال خطای تولید شده به منظور تصحیح فرمان های جلوسو استفاده می شود. ورنیکه :مهم ترین ناحیه در مغز برای عملکرد عالی تفکر است مخچه در اصلاح فرمان های موتوری ارسالی از قشر حرکتی و زمانبندی حرکتی عملگرهای صوتی عقده های قاعده ای در اجرا و تنظیم فرمان های حرکتی و کنترل سرعت حرکات

8. نواحی مغزی درگیر در گفتار • دریافت سیگنال های صوتی حاوی رمز کلمات توسط ناحیه شنوایی اولیه • تفسیر کلمات در ناحیه ورنیکه • تعیین افکار و کلماتی که باید بیان شوند در ناحیه ورنیکه • انتقال پیام ها از ناحیه ورنیکه به ناحیه بروکا • فعال سازی برنامه های حرکات ماهرانه در بروکا برای تشکیل کلمات • ارسال سیگنال های مناسب به قشر حرکتی برای کنترل عضلات تکلم

9. مدل سازی سیستم گفتار • مدل سازی سنتز کننده های گفتار که در آن به فیزیولوژی تولید گفتار توجهی نمی شود و صرفا به مدل سازی عملگرهای صوتی می پردازند • هم به عملگرهای صوتی و هم به سیستم عصبیی که آنها را کنترل می کند توجه می شود

10. مدل (شاهسوارانی 1389) به یادگیری گفتار در سطح حرکتی پرداخته است. فرآیند یادگیری گفتار در سطح حرکتی را می توان به این صورت در نظر گرفت که در آن عملگرهای صوتی به صورت سیستم تحت کنترل در نظر گرفته می شوند و نواحی درگیر در گفتار در مغز نقش کنترل کننده را دارند.اطلاعات سوماتوسنسوری نیز به صورت فیدبک های کنترل حلقه بسته در نظر گرفته می شوند. مدلش مبتنی بر آزمایشات تجربی انجام شده توسط گرین در سال 2000 روی کودکان یک ساله ،دو ساله،شش ساله و افراد بزرگسال بود.

11. آزمایشات گرین حرکت و عملکرد سه عملگر لب بالایی و پایینی و فک مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها بر روی 6 نوزاد با بازه سنی 12 تا 14 ماه، 7 کودک خردسال با بازه سنی 27 تا 29 ماه، 9 کودکِ 6 تا 7 ساله و 8 بزرگسال با بازه سنی 27 تا 35 ساله آن ها خواسته شد که کلمه های "بابا"،"پاپا" و "ماما" را با تاکید بر اول کلمه بیان کنند

12. نتایج آزمایشات گرین

13. مشخصه تکاملی اجتماع و افتراق کاهش تزویج بین دو لب بالا و پایین سبب افزایش در کنترل مستقل عملگرهای صوتی می شود و بیانگر رخداد فاز تکاملی افتراق است. همچنین افزایش نقش لب پایین در تولید کلمه "بابا" به مرور زمان زیاد شد و این نشان دهنده ی افزایش نقش عملگرها به صورت سلسله مراتبی و بیانگر رخداد فاز تکاملی اجتماع است.

14. مدل (شاهسوارانی 1389)

15. میزان مشارکت هر عملگر صوتی در بستن دهان

16. مدل (شاهسوارانی 1389) از شبکه عصبی سه لایه نیمه متصل استفاده شد. نورون های لایه ی اول نشان دهنده ی سلول های مرتبط به یک آوا،یک سیلاب یا چند سیلاب در قشر پیش حرکتی لایه پنهان نشان دهنده ی قشر حرکتی اولیه است و ورودی آن نشان دهنده ی برنامه های حرکتی عملگرهای صوتیست خروجی لایه پنهان همان فرمان های حرکتی هستند که از قشر حرکتی اولیه به نورون های حرکتی ساقه ی مغز واقع در لایه خروجی می رود خروجی لایه آخر همان نیروی اعمالی به فک و لب پایین است که سبب حرکت آن ها می شود حرکت عمودی فک و لب پایین به صورت فیدبک سوماتوسنسوری فرض شده است که مغز با استفاده از آن سیگنال خطایی را جهت اصلاح فرمان های حرکتی به قشر پیش حرکتی می فرستد.

17. مدل شاخص های تکاملی افتراق و اجتماع در (شاهسوارانی 1389) در فاز اجتماع از ضرایب در مسیر ارسال فرمان های حرکتی به نورون های حرکتی استفاده کرده است که این ضرایب میزان مشارکت هر عملگر صوتی را در طول فرآیند تکامل حرکتی گفتار نشان می دهند در فاز افتراق از اتصالات میان نورونی در لایه خروجی نورون های حرکتی در ساقه مغز استفاده شده است. به این ترتیب که خروجی های نورون های حرکتی مربوط به فک،به عنوان ورودی به نورون های حرکتی مربوط به لب پایین و خروجی های نورون های حرکتی مربوط به لب پایین،به عنوان ورودی به نورون های حرکتی مربوط به فک اعمال می شوند تا ارتباط و تزویج میان فک و لب پایین مدل شود

18. مدل شاخص های تکاملی افتراق و اجتماع در (شاهسوارانی 1389)

19. نتایج شبیه سازی

20. وزن های تزویج بین نورون های حرکت لایه خروجی در طول یادگیری(فاز افتراق)

21. انرژی سیگنال نیروی اعمالی به فک و لب پایین(فاز اجتماع)

22. منابع دلیری, ا. (1385). "مدل سازی عصبی عضلانی سیستم تولید گفتار." پایان نامه کارشناسی ارشد ،بیو الکتریک،دانشکده مهندسی پزشکی،دانشگاه امیرکبیر. شاهسوارانی, س. (1389). "مدل سازی یادگیری در تولید گفتار در سطح حرکتی." پایان نامه کارشناسی ارشد ،بیو الکتریک،دانشکده مهندسی پزشکی،دانشگاه امیرکبیر. The facial motor system/Luigi Cattaneoa, Giovanni Pavesib