Hjärnbarkens tjocklek kan öka förmågan att lära sig nya språk

Som Wallenberg Academy Fellow utforskar Mikael Roll hur hjärnans struktur påverkar vår språkliga förmåga. Ett oväntat fynd är att en tjockare hjärnbark tycks ha betydelse för att lättare förstå grammatik. I framtiden kan forskningen leda fram till nya metoder för språkinlärning och en ny teori för hur språket fungerar.

Mikael Roll

Professor i lingvistik

Wallenberg Academy Fellow 2014

Lärosäte:
Lunds universitet

Forskningsområde:
Neurolingvistik, bland annat om samspelet i hjärnan mellan olika sorters språkinformation, som språkmelodi och grammatik

Neurolingvistik är ett ämne där medicin och naturvetenskap möter humaniora. Bland annat används olika avbildningstekniker för att kartlägga de regioner och nätverk i hjärnan som är inblandade i vårt språkliga beteende. Mikael Roll är verksam på Språk- och litteraturcentrum vid Lunds universitet.

– För mig känns det naturligt att vara i gränslandet. Det är spännande att bygga upp en miljö som överbryggar fakultetsgränserna. Just nu har jag till exempel en doktorand i medicinsk strålningsfysik som är sjukhusfysiker och samtidigt nästan fonetiker.

De senaste åren har Roll kommit med rön som avslöjar hur vi drar nytta av språkmelodin för att förutsäga den grammatiska böjningsformen. I svenskan finns en tonhöjd på stammen i början av ord som har att göra med ordens ändelse. ”Bilen” har en melodi, medan ”bilar” har en annan.

– Det här gäller för i stort sett alla ord i svenskan och de små tonala skillnaderna säger vilken ändelse ordet kommer att ha. När vi lyssnar på någon som pratar och hör stammen så hör vi också en viss ton på stammen och använder omedvetet informationen för att förutsäga hur ordet kommer att sluta. På så vis kan vi bearbeta orden snabbare.

Alla ord på -en har samma ton. ”Bilen” kan jämföras med ”bussen” och ”båten”. På samma sätt fungerar det med alla ord på -ar: ”bilar”, ”bussar”, ”båtar”.

Upptäckte okänd hjärnsignal

Genom att mäta aktiviteten i hjärnan med EEG upptäckte Roll en tidigare okänd hjärnsignal som visar att hjärnan aktiverar olika möjliga fortsättningar på ordet när vi förutsäger något. Signalen kallar han för föraktiveringsnegativitet.

–Vi ser att ju säkrare man är på vad personen man lyssnar på kommer att säga, desto starkare blir signalen.

Fortsatta studier har visat att vi inte bara använder ordaccenter, utan alla slags språkljud för att förutsäga fortsättningen på ord.

– Så fort vi hör ett ord börjar vi aktivera olika möjliga fortsättningar, och ju färre fortsättningar som finns desto säkrare blir vi och aktiveringen blir starkare.

Mekanismen är särskilt värdefull när vi pratar med varandra under brusiga förhållanden, som på en stökig pub eller i telefon- och videosamtal.

Hjärnbarkens tjocklek viktig  

Mikael Roll använder också MR-teknik, så kallad magnetkamera, för att få en bild av hjärnans struktur i relation till aktiviteten i olika områden.

Resultaten har bjudit på överraskningar. Det visar sig att hjärnan ser annorlunda ut hos personer som förmodas ha en högre aktivitet i det område av hjärnan där man bearbetar språkets toner för att förutsäga ordens ändelser.

– Ju starkare man använder tonsignalen, desto tjockare hjärnbark har man i det området.

Detta oväntade fynd fick Mikael Roll att fortsätta i samma spår. Nu tittar han på fler språkliga förmågor för att se hur de korrelerar med tjockleken på hjärnbarken. Det visar sig att hjärnbarken är tjockare i ett särskilt område i vänstra delen av hjärnan, Brocas område, som är involverat i hur vi lär oss och bearbetar grammatik.

– Vi använder ett påhittat språk i våra studier och ju tjockare hjärnbark försökspersonerna hade i Brocas område desto bättre var de på att lära sig den artificiella grammatiken.

Samtidigt kunde man också se att tjockleken på hjärnbarken i motsvarande område i högra hjärnhalva överensstämmer med hur bra man är på att höra små skillnader i tonhöjd.

– Men där är korrelationen tvärtom: ju tunnare hjärnbark man har, desto bättre är man på att höra skillnaderna.

Från enkla till komplexa förmågor

Fynden ligger till grund för ett nytt projekt som framför allt är inriktat på modersmålet. Hypotesen är att det verkar bättre med en tunnare hjärnbark för enklare uppgifter, som att skilja mellan olika frekvenser, och en tjockare hjärnbark för mer komplexa förmågor, som att lära sig grammatik.

– Vi tänker oss en gradient som går från enkla förmågor till komplexa förmågor och att den svarar mot en gradient i hjärnbarkstjocklek.

Man kan likna det vid en trappa där hjärnan för varje trappsteg analyserar allt mer avancerad information längre och längre fram i hjärnan och där samtidigt väggarna blir tjockare.

– I den primära hörselbarken ser vi hur man skiljer ut olika frekvenser från varandra, en enklare sorts bearbetning. När man tar ett steg upp så handlar det om mer betydelseskiljande skillnader i ljud. Därefter kommer man upp till stavelsenivå och så småningom ännu större enheter, som ord, fraser och så vidare.

En dröm är att resultaten ska kunna användas för en ny teori om hur språket fungerar byggd på processer i hjärnan och lärandet. Forskningen kan också användas för att belysa sjukdomsförlopp, som vid alzheimer och olika hjärnskador.

”Wallenberg Academy Fellow är den största bidragande faktorn till att jag har kunnat bygga upp en forskargrupp för att förverkliga våra visioner. Det tvärdisciplinära nätverket med andra fellows är också givande och inbjuder till diskussioner om intressanta ämnen.”

Mikael Roll har också utvecklat ett spel för språkinlärning, som är forskningsmässigt intressant och kan komma till nytta i skolan.

– Spelet bygger på våra resultat om förutsägelsemekanismen och har tagits fram för att man ska kunna lära sig svenskans hela böjningssystem. Men spelet kan utvecklas för att lära sig grammatiska företeelser i många språk och har en stor potential.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Kennet Ruona