як формується мова в нашому мозку

Коли ми свідомо про щось міркуємо, ми “чуємо в голові голос. Нові дослідження внутрішнього мовлення відкривають дещо важливе про те, як формується мова в нашому мозку.

Коли ми мовчки щось обмірковуємо, наші думки втілюються у слова і фрази, які в прямому сенсі лунають у нашій голові. Чи є цей ефект простою ілюзією, яку породжує наша пам’ять про мовлення? Чи, можливо, внутрішній голос свідчить про складніші і ще мало відомі розумові процеси?

Утім, відповідь на ці питання потребує виходу за межі нашого звичайного розуміння стосунків між мовою і мозком.

Для цього потрібно, по-перше, визначити (за допомогою нейровізуальних методів), в якій ділянці мозку спалахують нейрони, коли наш мозок виконує мовленнєве завдання, а по-друге, які саме нейрони активуються.

Ось вам просте запитання: з чого створена мова?

Мова, звісно, складається зі слів та правил їх поєднання.

Однак з точки зору фізики, вона існує у двох різних фізичних просторах – поза мозком і всередині нього.

Мова, а точніше мовлення, яке існує за межами нашого мозку, складається з механічних акустичних хвиль стиснених і розріджених молекул повітря – тобто звуків.

Мовлення всередині мозку – це електричні хвилі, які є каналом зв’язку нейронів. Хвилі в обох випадках. І це – конкретні матеріальні речі, з яких народжується мова.

Між звуковими хвилями та мозком існує очевидний зв’язок. Звук дозволяє інформації, вираженій словами, потрапити з одного мозку в інший. Звичайно, існують і інші способи обміну інформацією між двома мозками – очима, жестами або дотиками, як-от шрифт Брайля або метод Тадома.

шрифт Брайля, мова, мовлення
Підпис до фото, Мовленнєва комунікація не завжди відбувається за допомогою звуків, шрифт Брайля, приміром, ґрунтується на дотику

Звук потрапляє в наш мозок через вуха. Він проходить крізь барабанну перетинку, три слухові кісточки, найдрібніші кістки в нашому організмі, і Кортіїв орган, що має форму равлика та відіграє вирішальну роль у цьому процесі.

Ця складна система перетворює механічні коливання акустичного сигналу в електричні імпульси, розкладаючи звукові хвилі на основні частоти. Різні частоти накладаються на відповідні ділянки первинної слухової кори, після чого звукові хвилі замінюються електричними.

Ще з часів лауреата Нобелівської премії, електрофізіолога лорда Едгара Едріана ми знаємо, що жоден фізичний сигнал, потрапляючи до мозку, ніколи не втрачається повністю.

Однак те, що ми виявили нещодавно, вражає. Вочевидь, електричні хвилі зберігають форму відповідних їм звукових хвиль у неакустичних ділянках мозку, як-от центр Брока, який відповідає за виробництво мовлення.

Ці відкриття проливає важливе світло на взаємозв’язок між звуковими та електричними хвилями в мозку, але воно спирається лише на один вид нейропсихологічних процесів, пов’язаних з мовленням – на декодування звуків.

Утім, мова існує й за відсутності звуку, приміром, коли ми читаємо або коли обмірковуємо щось словами подумки. Науковці називають такий процес “ендофазією” або внутрішнім мовленням.

Цей простий факт одразу порушує наступне важливе питання. Що відбувається з електричними хвилями у нашому мозку, коли ми створюємо висловлення, не видаючи жодного звуку?

2014 року ми з колегами почали шукати відповідь на це питання.

Ми порівняли форму електричних хвиль, які характеризують активність в центрі Брока, коли людина чує звуки мовлення і коли вона читає в абсолютній тиші – тобто, коли вхідний сигнал не є акустичним.

Аналіз внутрішнього мовлення – не нова ідея в нейропсихології. Його вивчав радянський психолог Лев Виготський, його аналізують сучасними методами нейровізуалізації.

Однак ми застосували для дослідження цього явища незвичний метод і отримали результати, м’яко кажучи, несподівані.

Ми збирали дані для нашого експерименту в ході операцій на головному мозку, які проводили в стані свідомості пацієнта. Цей метод дозволяє напряму стимулювати та аналізувати електрофізіологічну активність кори головного мозку пацієнта, частину черепа якого відкрито.

Інвазивний характер цього методу, вразливість мозку та співпраця пацієнта у надзвичайно крихкому емоційному стані ускладнюють це дослідження з очевидних психологічних, технічних та етичних причин.

Хірург, який розрізає кору головного мозку, щоб видалити пухлину, не може заздалегідь знати (за деякими винятками), чи порушить втручання нейронну мережу і, таким чином, погіршить або знищить когнітивну та рухову здатність, яку підтримує ця мережа.

Стимуляція мозку під час "операції у свідомому стані"
Підпис до фото, Стимуляція мозку під час “операції у свідомому стані” дозволяє хірургам визначити функцію різних мереж нейронів

Щоби зменшити негативний вплив втручання, після того, як частину черепної коробки видалено, пацієнта будять приблизно на 10-20 хвилин і просять виконати кілька простих завдань, які активують кору головного мозку. Звісно, операція проходить під дією знеболювального.

В ході операції хірург стимулює кору головного мозку пацієнта за допомогою маленьких електродів. Це не спричинює болю, тому що в мозку відсутні больові рецептори.

Якщо електрична стимуляція в певній ділянці кори перешкоджає виконанню завдання, хірург знає, що видалення цього фрагмента кори може назавжди пошкодити мозкову активність пацієнта, і намагається виконати процедуру через іншу ділянку.

Для пацієнта переваги цього методу хірургічного втручання є величезними, але й дослідникам він дає унікальну можливість отримати надзвичайно важливі дані.

По-перше, хірург може встановити розташування важливої нейронної мережі, пов’язаної з конкретним завданням. У кожного окремого пацієнта такі мережі можуть бути в різних ділянках мозку, і при застосуванні методу нейровізуалізації це спричинює значні труднощі.

Хірурги вчаться дедалі точніше визначати активність нейронів аж до рівня окремого нейрона, хоча на сучасному етапі розвитку технологій це – все ще велика рідкість.

Але повернемось до нашого експерименту. Ми попросили шістнадцять пацієнтів вголос прочитати окремі слова, фрази або цілі речення.

Потім ми порівняли форму акустичних хвиль з формою електричних хвиль в центрі Брока і побачили відповідність між ними (що в цілому було очікуваним).

Утім, наступний крок став вирішальним. Ми попросили пацієнтів ще раз прочитати вислови, цього разу не видаючи жодного звуку – вони читали їх про себе. Ми так само порівняли форму акустичних і електричних хвиль у зоні Брока.

Внутрішній голос
Підпис до фото, Звучання внутрішнього голосу під час читання про себе або міркування словами не є ілюзією

Але сигнал, який цього разу надходив у мозок був не звуковим, а світловим, який передають електромагнітні хвилі. Говорячи простіше, це був сигнал, який передають літери алфавіту.

Цікаво, що форма електричних хвиль, записаних у неакустичній ділянці мозку, коли учасники експерименту читали мовчки, зберігала ту саму структуру, що й у механічних звукових хвиль, коли слова вимовляли вголос.

Два види хвиль, в яких мова існує фізично, були насправді так тісно пов’язані між собою, що практично накладалися одна на одну, незалежно від присутності звуку.

Звукова інформація є частиною мовленнєвого коду, вона не виникає в момент, коли людина вирішує вимовити звук. Це також вказує на те, що звучання голосу під час читання або міркування словами не є ілюзією, яка ґрунтується на мовній пам’яті.

Той факт, що два незалежні різновиди хвиль строго корелюють між собою – навіть у неакустичних ділянках мозку – вказує на те, що звук відіграє набагато важливішу роль в обробці мовлення мозком, ніж вважали раніше.

Це нагадує несподівано віднайдений шматочок тексту на Розетському камені. Два відомі коди, звукові та електричні хвилі, породжені звуком, допоможуть розшифрувати третій – електричний код, сформований без участі звуку. А це, як ми сподіваємось, могли б зрештою пролити світло на сутність мови.

Це відкриття порушує, зокрема, і таке питання. Який вид електричної активності відбувається в нейронній мережі мовлення у людей, які від народження не чули жодного звуку?

Чи допоможе ця інформація для лікування афазії, порушень мовленнєвої функції у людей внаслідок інсульту або травми мозку? Чи зможемо ми почути їхнє мовлення через штучний пристрій?

Адже хвилі є ідеальною системою передачі інформації
Підпис до фото, Адже хвилі є ідеальною системою передачі інформації

Чи зможемо ми краще зрозуміти мову сновидінь або внутрішній голос пацієнтів, які перебувають у практично несвідомому стані? Можливо, ми знайдемо причину сильного заїкання, якою може бути невідповідність між звуковими проявами в різних нейронних мережах, і навчимось його лікувати?

А може це відкриття призведе до створення пристроїв, які зчитуватимуть думки людей проти їхнього бажання?

Сам факт того, що людська комунікація відбувається переважно за допомогою хвиль, не є випадковим. Адже хвилі є ідеальною системою передачі інформації від однієї сутності до іншої, не змінюючи структури або складу двох суб’єктів.

Вони проходять крізь нас і залишають нас недоторканими, але вони дозволяють нам інтерпретувати повідомлення, яке несуть їхні миттєві вібрації, якщо, звісно, в нас є ключ для його розшифровки.

Цілком не випадково, термін “інформація” походить від латинського кореня forma, тобто повідомляти – значить передавати форму чогось.

У своїх “Філософських дослідженнях” Людвіг Вітгенштайн запитував: “Чи можливо таке, щоби людська мова не мала звучання, але люди все одно розмовляли б із собою подумки, в своїй уяві?”

Результати цього експерименту повертають актуальність цього питання, і що важливіше, вони порушують багато інших, нових питань.

Ця стаття вперше вийшла на сайті MIT Press Reader і публікується тут з дозволу видавця. Андреа Моро – професор загальної лінгвістики у Школі підвищення кваліфікації (IUSS) Павійського університету в Італії. Він є автором кількох книг, серед яких “Межі Вавилона”, “Коротка історія дієслова to be” та “Неможливі мови”, з яких адаптовано цю статтю.

натисни MIXADVERT

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*