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,

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.

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.

Грамматические слова – суффиксы, приставки, предлоги и союзы – сидят в левом полушарии около Сильвиевой борозды. Слова с одинаковым звучанием, но разным значением – омонимы – часто делят нейроны в звуковой части сети. Нейронные сети синонимов – слова с одинаковым значением – пересекаются за пределами Сильвиевой борозды в том месте, где лежит общая часть их значения. Эти две сети конкурируют между собой. Чаще используемое слово имеет больше шансов на активацию. Сложные слова состоят из нейронных сетей своих составных частей. Большая сеть включает меньшую,.

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».

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.

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.

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.

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.