Язык и мозг. Нейробиология раскрывает главную тайну человека - Инна Воробей

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.

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[27].

Рис. 14 Модель двойного потока Г. Хиккока и Д. Поппеля. Вентральный путь отмечен розовым цветом. Дорсальный – синим. (Скриншот видеолекции Г. Хиккока https://youtu.be/uLUOzUYC3u4)

Профессор Ангела Фридерици из Лейпцига дополнила эту модель и подтвердила её данными из нейроанатомии, экспериментами и работой с пациентами.

Ангела Фридерици (Angela Friederici) – профессор, директор Института Макса Планка по когнитивистике человека и наукам о мозге (Human Cognitive and Brain Science) в Лейпциге, Германия. Международно признанный эксперт в области нейропсихологии и лингвистики. Изучает, как мозг обрабатывает язык, как человек приобретает первый и второй языки. В центре её исследований – грамматика и синтаксис[28].

Рис. 15 Профессор Ангела Фридерици. (By Linus Wolf – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=90212)

Фридерици делит верхний и нижний пути ещё на два. Итого получается четыре – два нижних (вентральных) и два верхних (дорсальных). Языковые центры и эти пути образуют четыре нейронных языковых сети. Две сети занимаются предложениями: словосочетаниями и простыми предложениями занимается сеть, обозначенная на рисунке красным цветом. Сложными – фиолетовая. Зелёная сеть – обрабатывает значения. Четвёртая сеть – синяя – важна для повторения услышанного.

Рис. 16 Языковая сеть. Модель А. Фридерици. (Скриншот из выступления А. Фридерици https://youtu.be/1dfKX-OvjKs)

Через 100 милисекунд после того, как звуковой сигнал попал в мозг, возникает активность в слуховой коре в височной доле обоих полушарий. Это отражается на электроэнцефалограмме сигналом N100.

Далее обработка звуковой информации идёт в двух направлениях – вперёд, в лобную долю, и назад, дальше в височную. Через 150–200 мс на ЭЭГ возникает сигнал mismatch negativityMMN. Он появляется, когда мозг отличает звуки человеческой речи от других акустических сигналов. Например, когда испытуемые слышат ряд одинаковых слогов, и если среди них вдруг появляется другой, то их мозг сразу же реагирует этим потенциалом.

1. baa ba ba ba baa ba ba ba ba ba baa.

2. ba baa baa baa baa ba baa ba baa.

Затем мозг распознаёт последовательности звуков и сравнивает их с тем, что хранится в памяти. Если такая последовательность обнаружена, то вместе со значением активируется и информация о части речи – существительное, глагол, прилагательное, наречие и т. д. Если же такой последовательности нет, система выдаёт ошибку. Височные и лобные зоны общаются через нервный тракт с интересным названием внешняя капсула.

Из поступающих слов мозг начинает в онлайн-режиме строить словосочетания, из которых потом составит предложения. Мы привыкли считать, что строительные блоки языка – слова. Но не для мозга. Он разбивает непрерывный поток речи на куски – группы слов. Какие слова с какими, что за чем стоит в предложении – эти знания мы приобретаем во время усвоения языка и со временем доводим до автоматизма. В каждом языке только несколько вариантов словосочетаний – у каждой части речи свой. Мозг сохраняет их шаблоны. Например, в русском языке за прилагательным обязательно должно следовать существительное, в немецком и английском языках за артиклем в конце словосочетания стоит существительное. Слова, стоящие рядом, комбинируют второй нижний путь. Информация проходит через крючковидный пучок. Красный цвет на рисунке.

Если словосочетание или простое предложение построено неверно, с ошибками, связанными с частью речи, то уже через 120–200 мс мозг сигнализирует об этом. В лобных долях появляется волна ELAN – early left anterior negativity – и достигает своего пика через 200 мс.

Классический пример задания:

Гусь был в печи зажарен vs. Гусь был в зажарен (Die Gans wurde im Ofen gebraten vs. Die Gans wurde im gebraten). Пицца была съедена vs. Пицца была в съедена (Die Pizza wurde gegessen. Vs. Die Pizza wurde im gegessen).

При неправильном изменении слова, например, образовано неправильное множественное число существительного – морфо-синтаксическая обработка, через 300–400 мс в лобной доле появляется LAN – links-anterior negativity.

На нарушения смысла мозг реагирует сигналом N400, который возникает в центрально-теменных зонах мозга через 400 мс. Его вызывают семантические аномалии или нарушения ожидания в контексте. Классический пример:

Der Ritter in der schimmernden Rüstung zog sein Schwert.

Рыцарь в сверкающих доспехах достал свой меч. ИЛИ

Der Ritter in der schimmernden Rüstung zog sein Taschentuch. Рыцарь в сверкающих доспехах достал свой носовой платок. ИЛИ