پردازش و تولید محتوای زبانی فرآیندی پیچیده است که در آن ساختار‌های مختلف مغزی نقش حیاتی ایفا می‌کنند. پزشک و آناتومیست فرانسوی پیر پل بروکا (Pierre Paul Broca) زمانی که به بررسی بخش مشترکی از مغز دو بیماری که اختلال تکلمی داشتند مشغول بود، قسمت مهمی از مغز را کشف کرد. این ناحیه امروزه به نام ناحیه بروکا نامیده می‌شود. ناحیه بروکا واقع در بخش پشتی-تحتانی گیروس فرونتال نیم کره غالب، ناحیه ۴۴ و ۴۵ برودمن، نقش مهمی در فرآیند‌های زبانی و بیانی دارد.
پیر پل بروکا (Pierre Paul Broca)
پل بروکا در سال ۱۸۲۴ در Sainte-Foy-laGrande متولد شد. این جراح از پیشگامان توسعه انسان شناسی فیزیکی مدرن در فرانسه بود و مطالعه او درباره ضایعات مغزی به طور قابل توجهی در درک ریشه آفازی، فقدان عدم توانایی در شکل دادن و بیان کلمات، کمک شایانی نمود. او آزمایشگاه علوم انسان شناسی École des Hautes Études را در پاریس در سال ۱۸۵۸، وSociété d’Anthropologie de Paris را در سال ۱۸۵۹ تاسیس کرد.
بیشتر تحقیقات بروکا مربوط به مطالعه مقایسه‌ای جمجمه شناسی بر مبنای نژادهای انسانی بوده است. بروکا تکنیک‌های متعددی را برای مطالعه شکل، ساختار و توپوگرافی مغز و جمجمه به منظور شناسایی و تشخیص و افتراق بین نژادهای انسانی توسعه داد. بروکا به عنوان یک پلی ژنیست که گروه‌های اصلی نژاد انسان را به عنوان گونه‌هایی جداگانه محسوب می‌کرد، کارهای تاثیرگذاری را در زمینه هیبریداسیون (hybridization) یا اختلاط نژادها انجام داده و به بحث در این مورد می‌پردازد که اختلاط بعضی از نژادهای نزدیک به هم، مفید بوده (eugenic)، در حالی که مخلوط شدن نژادهای متفاوت از هم زیان بارخواهد بود (dysgenic).
در سال ۱۸۶۱ او از اکتشاف خود درباره منطقه‌ای که وظیفه‌ی ارتباط دادن کلمات به هم را دارد، در فرونتال چپ مغز که به عنوان کلاف بروکا نیز شناخته می‌شود، سخن گفت. بنابراین، او اولین اثبات تشریحی موضع سازی یا محلی سازی (localization) عملکرد مغز را نیز ارائه کرد.
بروکا در سال ۱۸۸۰ در پاریس وفات یافت.
کلیاتی درباره ناحیه بروکا
به طور دقیق‌تر ناحیه بروکا در سومین حلقه فرونتال، رو‌به‌روی ناحیه صورت قشر حرکتی و درست بالای شکاف سیلویوس قرار دارد. این منطقه متشکل از دو ناحیه دیگر است: pars triangularis واقع در منطقه ۴۵ برودمن و pars opercularis واقع در منطقه ۴۴ برودمن.
منطقه بروکا، منطقه ورنیکه (Wernicke’s area) و شکنج زاویه‌ای (angular gyrus) مغز به هم مرتبط بوده و با همکاری هم در گفتار و درک زبان نقش دارند.
منطقه بروکا از طریق گروهی از نوارهای فیبر عصبی به نام قوس کمانی (arcuate fasciculus) با ناحیه ورنیکه ارتباط دارد. منطقه ورنیکه، واقع در لوب تمپورال، پردازش زبان نوشتاری و گفتار را بر عهده دارد.
شکنج زاویه‌ای اطلاعات لمسی حسی را از لوب پاریتال، اطلاعات بصری را از لوب پس سری و اطلاعات شنوایی را از لوب تمپورال دریافت می‌کند. شکنج زاویه‌ای به ما کمک می‌کند تا با استفاده از انواع مختلف اطلاعات حسی به درک فرآیند‌های زبانی بپردازیم.
مناطق مختلف بروکا خود در جنبه‌های مختلفی از فرآیند درک تخصص دارند. بخش قدامی در معنی شناسی (semantics) نقش دارد، در حالی که بخش پشتی با واج‌شناسی یا آوای کلمات مرتبط است. همچنین منطقه بروکا در تکرار زبان، تولید ژست آوایی، دستور زبان و شیوایی سخن نیز نقش داشته و در تفسیر کارهای دیگران نیز دخیل است.
ناحیه بروکا معمولاً در نیم کره غالب مغز قرار دارد. اگرچه به صورت قطعی نمی‌توان اظهار نظر کرد، اما نیم کره غالب معمولاً بر خلاف دست غالب فرد است. برای مثال در فرد راست دست در بیشتر موارد نیم کره چپ غالب است. بنابراین از لحاظ تئوری، مکان ناحیه بروکا در فرد راست دست و چپ دست باید متفاوت باشد.
توضیح مختصری از آفازی
آسیب به مغز و ناحیه بروکا ممکن است به آن چه که به عنوان آفازی بروکا (Broca aphasia) شناخته می‌شود، منجر شود. این زبان پریشی که به عنوان آفازی بیانی (expressive aphasia) نیز شناخته شده است، یک آفازی غیر رسا است که با از دست دادن تقریبی توانایی تولید هر دو محتوای گفتاری و نوشتاری شناخته می‌شود. با این که حرف زدن این افراد همچنان محتوای مهمی را شامل می‌شود، اما ممکن است گفتارها، حروف اضافه و کلمات دیگری که تنها اهمیت گرامری دارند، حذف شوند. به این ترتیب، به این افراد گفته می‌شود که حرف زدنشان تلگرافیست (telegraphic speech). شدت آفازی ممکن است متغیر باشد، و در برخی موارد، بیماران تنها قادر به صحبت در جملات تک کلمه‌ای هستند. به عبارت دیگر، این افراد می‌دانند که چه می‌خواهند بگویند، اما قادر به بیان آن نیستند. ازآن جایی برای تکرار کلمات یا عبارات، ناحیه بروکا و ورنیکه و قوس کمانی سالم نیاز است، بیمار توانایی تکرار کلمات یا عبارات را نیز از دست خواهد داد. این بیماران به طور کامل توانایی درک خود را از دست نمی‌دهند، اما برای بیان مقصود خود به تلاش بیشتری نیاز دارند. دلیل این مورد این است که توانایی درک زبان به طور گسترده توسط ناحیه ورنیکه انجام می‌شود، که در قسمت‌های پشتی-بالایی گیروس‌های لوب تمپورال قرار دارد. این دسته از بیماران به طور معمول از مشکل خود آگاه هستند و به این دلیل احتمال ابتلا به افسردگی در این افراد وجود دارد. نکته مهم تمایز قائل شدن بین دیس‌فازی از اختلال دیس‌آرتری است. افرادی که از دیس‌آرتری رنج می‌برند به دلیل عدم توانایی در حرکت عضلات دهان و زبان، مشکل تکلم دارند؛ در حالی که مورد دیگر بیشتر مربوط به یافتن کلمات مناسب است.
استثناها و انواع زیادی از آسیب به ناحیه بروکا در بیماران ثبت شده است. در تعدادی از بیماران با وجود آسیب به ناحیه بروکا توانایی گفتاری فرد سالم است این در حالی است که عده‌ای دیگر بدون وجود هیچ ضایعه‌ای در ناحیه بروکا از آفازی رنج می‌برند. این شواهد نشان می‌دهند که مناطق دیگر مغزی نیز در توانایی گفتاری فرد نقش دارند.
اختلالات در ناحیه بروکا اغلب در مواردی که خون رسانی به این ناحیه کاهش یافته است دیده می‌شود که مثال بارز این مورد سکته مغزی است. هر دو نوع سکته مغزی ایسکمیک و هموراژیک در ناحیه عروق مغزی می‌تواند منجر به آسیب ناحیه بروکا شود. شريان مغزی ميانی به دلیل اندازه بزرگ و مسیر مستقیمش، که از شريان کاروتيد داخلی منشا می‌گیرد، شايع‌ترين شريانی است که در موارد سکته مغزی درگیر می‌شود. بنابراین، آفازی بروکا در بسیاری از بیمارانی که از این مشکل رنج می‌برند دیده می‌شود. سایر ضایعات مانند ترومای مستقیم، تومورها و یا توده‌های عفونی، می‌توانند این منطقه را درگیر کرده باشند، که خود توانایی ایجاد آفازی بروکا را دارند.
لوئیس لبرن، بیمار تاریخ ساز پل بروکا
در آوریل سال ۱۸۶۱، مرد ۵۱ ساله‌ای به نام لوئیس ویکتور لبرن (Louis Victor Leborgne) در واحد جراحی پل پیر بروکا پذیرش شد. لبرن عفونت شدید پا داشت که گانگرنی شده بود و بروکا فکر نمی‌کرد که او بتواند از این مشکل جان سالم به در ببرد. لبرن یک کیس بسیار شگفت انگیز و جالب برای بروکا بود. لبرن می‌توانست سخنان دیگران را بدون هیچ مشکلی درک کند، و از منظر توانایی‌های ذهنی سالم به نظر می‌رسید؛ اما او نمی‌توانست دهان خود را برای ادای کلمات مورد نظرش به شکل خاصی حرکت دهد. بروکا بیمار دیگری مبتلا به سلولیت نیز داشت، که همانند لبرن از این مشکل منحصر به فرد رنج می‌برد.
اختلال این بیمار، که آفازی نامیده شد، باعث می‌شد تا برای وی تولید فرآیند‌های زبانی بسیار دشوار باشد. در حقیقت تنها کلمه‌ای که او می‌توانست به طور مداوم بیان کند کلمه tan بود و تنها در قالب عبارت دو کلمه‌ای tan tan بیان کند. لبرن می‌خواست که با افراد ارتباط برقرار کند اما قادر به این کار نبود. او با استفاده از حرکات و ژست‌هایی با بروکا تعامل می‌کرد اما گاهی اوقات از ناتوانی خود در بیان منظور خود سرخورده می‌شد.
در آن زمان در برخی محافل جامعه‌ی علمی بحث‌هایی حول این محورصورت می‌گرفت که آیا برخی از مناطق مغز برای انجام وظایف بخصوصی تخصص یافته‌اند یا کل مغز در فرآیند پردازش هر عملکرد نقش دارد. دیدگاه اول، که از آن به عنوان محلی سازی نیز یاد می‌شود، به چشم انداز بروکا از فعالیت مغز نزدیک بود.
پس از مرگ لبرن، بروکا بلافاصله به تشریح مغز او پرداخت. در کالبد شکافی، سخت شامه ضخیم و مملو از عروق خونی شده و با یک لایه غشایی کاذب از داخل پوشیده شده بود. نرم شامه نیز ضخیم و مات بوده و به لوبهای قدامی، به ویژه لوب چپ متصل شده بود. لوب فرونتال نیم کره چپ در بخش وسیعی از خود نرم بود؛ پیچ و تاب‌های منطقه اوربیتال، با وجود آتروفی شدن، شکل خود را حفظ کرده بود؛ این در حالی بود که بیشتر بخش‌های دیگر فرونتال کاملاً تخریب شده بودند. نتیجه این تخریب ماده مغزی، وجود یک حفره بزرگ، به اندازه یک تخم مرغ، و پر از مایع سروزی بود. نرمی به لبه صعودی لوب پریتال و به لبه حاشیه‌ای از لوب تمپورال-اسفنوئیدال نیز گسترش یافته بود؛ در نهایت نواحی عمقی، ناحیه اینسولا و هسته‌های خارج بطنی نیز درگیر شده بودند. با این حال، بیان این نکته که ناحیه اصلی این نرمی قسمت میانی لوب فرونتال نیم کره چپ است، که ناحیه بروکا در آن واقع شده، کافی می‌باشد.
ترکیب اطلاعات به دست آمده از وجود یک ضایعه در لوب فرونتال چپ با وجود مشکل در تولید گفتار باعث شد که بروکا کیس لبرن را به عنوان یکی از اولین شواهد تأیید کننده در مجادله محلی سازی اطلاعات، تشخیص و ارائه دهد. بروکا دانشمندی محترم و محتاط و کسی بود که بدون وجود شواهد کافی با عجله به نتیجه گیری نمی‌پرداخت. بنابراین، این نظریه‌ی او که توانایی گفتار ممکن است در لوبهای فرونتال واقع باشد، تأثیرگذار بود.
از آن جایی که بروکا با مشاهده تنها یک کیس کاملاً متقاعد نشده بود، وی پس از لبرن نیز همچنان به دنبال موارد دیگری از آسیب لوب فرونتال و مشکل در مهارت گفتاری بود. در طی چندین سال، او هشت مورد را شناسایی کرد. نکته شوکه کننده برای بروکا این بود که در هر مورد آسیب نه تنها در محل مشابه در لوب فرونتال، بلکه همیشه در سمت چپ بود. در آن زمان، این نظریه که دو نیم کره مغزی از جهات مختلفی با هم تفاوت دارند نسبتاً نامعلوم و ناشناخته بود، اما شواهد کلینیکی به زودی بروکا را وادار کرد که درباره این فرضیه و محلی سازی توانایی گفتاری به بحث و مجادله بپردازد.
زمانی که منطقه بروکا برای اولین بار کشف شد به عنوان کلاف بروکا (Broca’s convolution) نام گذاری شد، که بعدها این نام به مرکز بروکا (Broca’s centre)، و سپس در اوایل دهه ۱۹۰۰ به ناحیه بروکا (Broca’s area) تغییر یافت. همان طور که گفته شد ناحیه بروکا علاوه بر اینکه به عنوان بخش مهمی از مغز برای تولید محتوای زبانی شناخته شده است، به عنوان مدرکی مهم در مورد محلی سازی عملکرد مغز نیز می‌باشد.
لازم به ذکر است که در سال ۲۰۰۷، با استفاده از نتایج به دست آمده از اسکن MRI مغزهای حفظ شده‌ای که بروکا مورد بررسی قرار داده بود، دانشمندان پی بردند که اگرچه در هر جمجمه منطقه بروکا آسیب دیده بود، اما این آسیب به قسمت‌های دیگر مغز نیز گسترش یافته است. میزان آسیب همانند مکان آن، به احتمال زیاد با مشکلاتی که افراد مبتلا به آفازی با آن‌ها دست و پنجه نرم می‌کردند مرتبط بوده است.
نقش دقیق ناحیه بروکا در تولید زبان هنوز مورد بحث است. به عبارت دیگر، شواهد نشان می‌دهد که آسیب ناحیه بروکا می‌تواند تولید محتوای زبانی را متوقف و مختل کند، اما هیچ کس دقیقاً نمی‌داند که چه عملکرد خاص مربوط به مهارت زبانی با ایجاد این اختلال از بین رفته است. عده‌ای معتقدند که منطقه بروکا با تولید حرکات حرکتی که امکان تولید گفتار را فراهم می‌کند، مرتبط است. دیگران استدلال می‌کنند که این ناحیه با حافظه کلامی در حال کار، نحو، دستور زبان یا همه موارد فوق درگیر است.
به نظر می‌رسد که ناحیه بروکا نیز انواع عملکردهای مختلف زبان شناختی و غیر زبان شناختی را داراست. علاوه بر تولید زبان، اکنون مشخص شده است که ناحیه بروکا نقش مهمی در درک زبان دارد. اعتقاد بر این است که ناحیه بروکا در حرکت و عمل نیز دخیل است و مشخص شده است که در جریان برنامه ریزی برای حرکت، تقلید حرکت و درک حرکت دیگری فعال است. به علاوه فرض بر این است که ناحیه بروکا شامل نورون‌های آینه‌ایست (به فصل نورون‌های آینه‌ای مراجعه کنید) که در طول حرکت دست‌ها و لب‌ها و هنگام مشاهده حرکات مشابهی در فرد دیگر فعال می‌شوند.
واضحاً عملکرد ناحیه بروکا بسیار پیچیده‌تر از آن چه که در ابتدا تصور می‌شد، می‌باشد. بنابراین، نقش ناحیه بروکا در عملکردهای زبان شناختی و غیر زبان شناختی هنوز در حال بررسی و شفاف سازی است و احتمالاً در آینده تغییر و گسترش خواهد یافت.
