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  • 03/03/2014

Neurolingüística

¿Cómo codifica el cerebro los fonemas?

Un estudio cartografía la respuesta de las neuronas ante las unidades básicas del discurso oral.

Science

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¿Qué operaciones lleva a cabo el cerebro para descomponer una onda acústica compleja y convertirla en una sucesión de unidades portadoras de información? [ThinkStock/Claudia Balasoiu]

Los fonemas se consideran las unidades básicas de información del lenguaje hablado, ya que constituyen las piezas mínimas cuyo intercambio puede alterar el significado de una secuencia. Así por ejemplo, /kása/ se convierte en /gása/ al reemplazar /k/ por /g/.

Sin embargo, los detalles sobre cómo transforma el cerebro una señal acústica compleja en otra eminentemente lingüística aún no se entienden bien. Los hablantes somos capaces de identificar una secuencia fónica dada aunque haya sido pronunciada con entonaciones diferentes, por personas con timbres de voz muy dispares o incluso en medio de un entorno ruidoso. Es decir, podemos aislar e identificar los fonemas a partir de ondas acústicas que, desde un punto de vista físico, pueden ser muy distintas. ¿Cómo lleva a cabo el cerebro un proceso tan complejo?

En un estudio cuyos resultados fueron publicados la semana pasada en la revista Science, Nima Mesgarani, de la Universidad de California, y otros colaboradores han logrado indentificar qué grupos de neuronas se activan en los sujetos de habla inglesa cuando escuchan los distintos fonemas de esa lengua. A tal fin, los autores analizaron las señales de una batería de electrodos que habían sido implantados en el cerebro de pacientes evaluados por razones clínicas (padecían epilepsia) y analizaron las respuestas de seis sujetos a quienes se les hizo escuchar un total de 500 frases pronunciadas por 400 personas.

Los resultados indicaron que, con independencia de la entonación, timbre o acento local del emisor, cada fonema inducía respuestas bien localizadas en varios grupos de neuronas del giro temporal superior, un área cerebral conocida por su capacidad para activarse ante el habla con mayor intensidad que ante sonidos de otra clase.

En concreto, los investigadores observaron la existencia de zonas neuronales que reaccionaban de manera selectiva ante los rasgos empleados tradicionalmente en lingüística para distinguir entre fonemas. Así, mientras que ciertos grupos de neuronas se activaban o no en función del modo de articulación (un rasgo que indica cómo se libera el aire y que, por ejemplo, diferencia entre fonemas oclusivos, como /p/, y fricativos, como /f/), otros grupos de neuronas mostraron ser selectivos al lugar de articulación (labial, como /b/, o velar, como /g/) o al carácter sonoro o sordo (es decir, si vibran o no las cuerdas vocales, lo que permite distinguir entre /b/ y /p/, por ejemplo). Lo mismo ocurría con los fonemas vocálicos.

Cabe señalar que la clasificación lingüística de los rasgos fónicos es «fenomenológica» y se basa en la manera en que se generan los sonidos en la cavidad bucal. Por ello, a priori no resulta evidente que la corteza auditiva emplee los mismos parámetros para descomponer y analizar una onda acústica.

Además de estudiar la reacción ante los rasgos lingüísticos mencionados, los investigadores midieron también la respuesta de los mismos grupos de neuronas ante varios parámetros acústicos, como la amplitud de los armónicos en las diferentes vocales (llamados «formantes» en lingüística), o el tiempo de establecimiento de la sonoridad tras una consonante oclusiva. Los resultados indicaron que, en general, las respuestas a estas variables acústicas se encontraban más distribuidas y eran menos selectivas que las correspondientes a los rasgos fonológicos.

Más información en Science (artículo técnico y reseña del trabajo).

—IyC

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