Язык и мозг. Нейробиология раскрывает главную тайну человека
Шрифт:
Основные нейроны слов сидят в зонах вокруг Сильвиевой борозды, которые обрабатывают звуковые формы слов и артикуляторные движения. Какие ещё нейроны войдут в ансамбль, зависит от значения слова. На рисунке можно увидеть, где расположены нейроны абстрактных слов, слов обозначающих цвета, формы, инструменты, числа и предлоги.
Слова, обозначающие движения, – глаголы – получают дополнительные нейроны в моторных областях мозга. Как раз там, откуда уходит команда мышцам на выполнение этого действия. Испытуемые, находясь в МРТ-сканере, читали на экране слова, обозначающие движения руками, ногами и лицом. Экспериментаторы зафиксировали при этом активность зрительной коры, зоны Брока и Вернике – что вполне ожидаемо. И дополнительно к ним слово лизать активировало моторную зону губ, слово срывать – руки, бить – зону ноги [20] .
20
Pulverm"uller F. & Fadiga L. (2015). Brain Language Mechanisms Built on Action and Perception. In Neurobiology of Language (pp. 311–324). Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-407794-2.00026-2
Рис. 11
Pulverm"uller, F. (2013, September). How neurons make meaning: Brain mechanisms for embodied and abstract-symbolic semantics. Trends in Cognitive Sciences. https://doi.org/10.1016/j.tics.2013.06.004 Copyright © 2013 Elsevier Ltd. under the license)
Человечек в мозге
В пятидесятые годы XX века канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд проводил операции на открытом мозге у людей, страдающих эпилепсией. Пациенты при этом находились в сознании. Они не чувствовали боли, но могли разговаривать и выполнять просьбы врача. Он касался электродами под безопасным напряжением разных точек в мозге, а пациенты описывали свои ощущения. Таким образом врач определял зоны в мозге, которые он ни в коем случае не должен был задеть. На основе полученных данных он составил карту моторной и сенсорной коры, где каждый орган нашёл своего нейронного двойника. Такую карту называют гомункулусом. Вот как она выглядит.
Рис. 12 Сенсорный гомункулус в коре. (Автор: OpenStax College, under CC 3.0 license, https://en.wikipedia.org/wiki/File: Sensory_Homunculus-en.svg)
Органы представлены на карте непропорционально их настоящим размерам. Дело в том, что чем активнее мы используем какую-то часть тела, чем больше движений выполняем этим органом, тем больше становится его нейронное отражение в коре. Вот так выглядел бы человек в соответствии с картой Пенфилда. Нетрудно догадаться, какие части самые активные.
Рис. 13 Трехмерная модель сенсорного гомункулуса. (Автор: Mpj29, under CC 4.0 license, https://en.wikipedia.org/wiki/File: Front_of_Sensory_Homunculus.gif)
Слова, обозначающие эмоции, – радость, печаль, ликование, горе – не обозначают никакого предмета или действия. Где же их нейронные довески? В системе, отвечающей за эмоции, и в моторных зонах рук и лица. Если с центром эмоций всё относительно логично, то при чём здесь моторные зоны? Оказывается, значения эмоций зашифрованы в движениях. Когда люди радуются, они улыбаются, уголки губ подняты, смеются. Когда печалятся, голова и плечи опущены, слёзы льются из глаз. Так дети узнают значения эмоциональных слов.
Корица. Ваниль. Чеснок. Уверена, что при прочтении этих слов вы почувствовали их запах. Участники эксперимента читали в МРТ-сканере эти и другие слова-запахи. При этом у них в обоих полушариях мозга возбуждались нейроны в зонах запаха и правой амигдале, которая говорит нам, противный запах или нет. Цветные слова – красный, синий – активируют визуальные зоны, отвечающие за обработку цвета.
Первая ступень овладения словом – это моторный и сенсорный опыт. Эти слова появляются в мозге самыми первыми и становятся основой для усвоения новых слов. Новое слово встраивается в нейронную сеть уже существующего. Например, абстрактные слова демократия, свобода, красота. Мы можем их понять и объяснить с помощью других слов. Поэтому их нейронные сети надстраиваются над уже существующими. Такие слова записываются в другие зоны мозга и оттуда же потом извлекаются. В одном эксперименте установили, что слова, выученные в раннем детстве, активируют извилину Гешля и зоны, обрабатывающие речевые звуки. Эти слова как бы звучат в нашей голове, когда мы пытаемся их извлечь. А вот слова, выученные позже, зажигали зоны в лобной доле снизу – для их извлечения люди использовали смысловые связи с другими словами [21] .
21
Hernandez A. E. (2015). Bilingual Development and Age of Acquisition. In Neurobiology of Language (pp. 407–418). Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-407794-2.00034-1
Грамматические
22
Pulverm"uller F. (2003). The neuroscience of language: On brain circuits of words and serial order. Science News, 165(19), 291. https://doi.org/10.2307/4015149
23
Pulverm"uller F. (2013, September). How neurons make meaning: Brain mechanisms for embodied and abstract-symbolic semantics. Trends in Cognitive Sciences. https://doi.org/10.1016/j.tics.2013.06.004
Получается, что, с одной стороны, в мозге есть ящички для хранения слов, а с другой – они рассеяны по всему мозгу.
Одно и то же слово в разных контекстах может иметь разные смыслы, а значит, и активировать разные нейронные сети. Ф. Пульвермюллер объясняет так: «Давайте посмотрим на совсем простой пример. Возьмём слово, которое мы употребим с жестом. Ручка! Или ручка? И если нет жеста, тогда в одном случае Вы мне подадите ручку, в другом Вы должны будете сказать “Crayon”. Возможно, Вы подумаете, что я хочу научить Вас французскому. При разных языковых действиях мы видим немного другие типы активаций. Например, в случаях, где высказывается требование, приказ, просьба, мы видим подготовку мозга к протягиванию. Это один из пунктов. И что ещё различает эти две ситуации с лингвистической точки зрения, это предположения, которые делают говорящий и слушающий. Если я говорю Вам «Ручка» – Вы сразу же автоматически думаете: Ага, ему что-то нужно от меня. И при понимании это знание о намерении другого тоже актуализируется, и готовность к действию» [24] .
24
Личная беседа, март 2018.
Модель двойного потока
Грегори Хиккок (Gregory Hickok) – профессор Калифорнийского университета. Возглавляет Центр науки о языке Center for Language Science и нейролабораторию языка Auditory and Language Neuroscience Lab. Г. Хиккок – самый известный критик зеркальных нейронов [25] .
Зоны мозга обмениваются информацией друг с другом через нервные волокна – это пучки аксонов, протянутые между ними. С помощью современной техники можно проследить, откуда и куда они проходят, и узнать, как информация путешествует в мозге. На сегодняшний день самая исследованная функция мозга – зрение. Визуальная информация после предварительной обработки в зрительной коре дальше идёт двумя путями через два нервных волокна. Один поток определяет, что мы видим. Его так и назвали Что-поток. Благодаря ему мы узнаём предметы и людей. А второй – Как-поток – вычисляет, где находится предмет и что можно с ним делать. Такие же пути обнаружили и для звуков. Дэвид Поппель и Грегори Хиккок предположили, что принцип двух путей работает и для языка. Уже в XIX веке Карл Вернике предполагал, что языковые центры связаны между собой двумя путями. Однако один из них оказался незаслуженно забыт.
25
https://www.hanser-literaturverlage.de/autor/gregory-hickok/
После того как слуховая кора отсортировала речь от других звуков, информация поступает в другие отделы мозга двумя разными путями. Один путь – нижний (вентральный) – аналог зрительного Что-потока. Он соединяет звуки со значениями и отвечает за понимание высказываний. Второй путь – верхний (дорсальный) – это Как-поток. Он ведёт к зонам, где слова превращаются в артикуляторные движения – нижней теменной и нижней лобной долям [26] .
26
Hickok G. & Poeppel D. (2007, May). The cortical organization of speech processing. Nature Reviews Neuroscience. https://doi.org/10.1038/nrn2113