Как мозг понимает «музыку слов»
Трехчастный звукоречевой анализатор в мозге помогает нам различать разные интонации в разных голосах.
Речь – это не только то, что мы говорим, но и то, как мы говорим. Чтобы правильно понять чужие слова, мы должны, разумеется, знать значения слов, но, кроме того, мы должны внимательно слушать интонацию, с которой их произносят: звуки речи отличаются по длительности и по высоте, и в зависимости от того, повышается интонация или понижается, смысл высказывания может меняться.
Есть языки, в которых интонирование несет огромную смысловую нагрузку (например, в севернокитайском языке выделяют четыре тона, и значение произносимой фразы на каждом тоне будет разным), но и в «обычных», нетональных языках интонация играет большую роль; для примера можно взять фразу «Саша играет в футбол», которая при одном и том же порядке слов, но с разным интонированием, будет либо утвердительной, либо вопросительной, либо приобретет иронический оттенок и т. д.
С другой стороны, не стоит забывать, что голоса у всех людей разные, у кого-то голос низкий, у кого-то высокий, кто-то привык растягивать слова, кто-то все время говорит очень быстро. То есть различить и правильно интерпретировать интонацию – очень и очень непростая задача, и можно предположить, что у мозга для этого есть специальный аппарат.
Ранее нейробиологи уже успели выяснить, что за интонациями и высотой звуков речи следят нервные центры в височных и лобных долях коры, в частности, к «музыке слов» особенно прислушивается верхняя височная извилина. Эксперименты исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Франциско помогли понять, как именно эти центры работают.
Эдвард Чанг (Edward Chang) и его коллеги работали с больными эпилепсией, которым предстояла хирургически удалить опасный участок мозга, генерирующий припадки. В таких случаях пациента сначала подвергают «миниоперации», вводя в мозг электроды – считывая мозговую электрическую активность, можно точно узнать, где именно начинается эпилептическая активность. Обычно в таких случаях параллельно с медицинской процедурой проводят и какие-то фундаментальны исследования. Вот и сейчас добровольцы с электродами в голове выслушивали несколько простых фраз, каждую из которых произносили с разными интонациями, а нейробиологи следили, как на разные интонации отзываются нервные центры, отвечающие за анализ чужой речи.
Исследователям в результате удалось найти в верхней височной извилине группу нейронов, которые оценивали среднюю высоту речевых звуков. В то же время здесь же обнаружили и другие нейроны, которые оставались безразличны к высоте, но зато реагировали именно на фонемы как они есть – эти клетки занимались тем, что различали слова по звучанию; именно благодаря им мы не путаем слово «Саша» со словом «футбол», ведь имя и название игры звучат по-разному. Наконец, третья группа нейронов оценивала изменение в интонации – они работали по-разному в зависимости от того, какое слово во фразе несло смысловое ударение, звучал ли вопрос или утверждение и т. д.
Авторы работы также построили модель, позволяющую предсказывать активность звукоречевых нейронов в отношении тех или иных звуковых параметров. Модель протестировали на нескольких сотнях фраз, произносимых разными людьми, и смоделированная активность вполне согласовывалась с тем, как ведут себя настоящие нейроны (полностью результаты экспериментов описаны в статье в Science).
Таким образом, в мозге в пределах большого звукоречевого анализатора удалось найти три подотдела, которые по отдельности помогают нам понять, кто говорит (имеется в виду анализ средней высоты звучащей речи, то есть, собственно говоря, оценка голоса конкретного человека), что он говорит (различение фонем), и как именно говорит (оценка интонации). Очевидно, эти же подотделы помогают не только слушать, но говорить, и в ближайшем будущем авторы работы собираются выяснить, как звукоречевые нейроны работают при настройке собственной речи.
