Мозг может запоминать речь по тому, какие ощущения вызывают слова

Фото из открытых источников

Если попробовать произнести звук, который до этого не приходилось произносить, например, из иностранного языка, то поначалу он прозвучит неправильно. Но если немного попрактиковаться, то постепенно получится достичь нужного результата. Это ощущается физически, все дело в мышцах и повторениях.

На протяжении десятилетий нейробиологи считали, что это и есть вся правда, а память хранится в областях, отвечающих за движение. Новые исследования показывают, что оно обитает в более странном месте, в тех частях тела, которые одновременно слышат и чувствуют. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Профессор Дэвид Остри из Университета Макгилла много лет изучал, как люди улавливают речевые движения. Его новейшая работа отвлекает внимание от теории мышечных команд, которой учили большинство исследователей.

В исследовании основное внимание уделяется процессу обучения речи — медленной настройке, которая позволяет освоить новый акцент или сложное иностранное слово. Команда Остри обнаружила, что этот механизм опирается скорее на сенсорные системы мозга, чем на его двигательные системы.

В этой работе участвовали две разные области мозга. Слуховая кора обрабатывает звуки, а соматосенсорная кора отслеживает ощущения во рту и горле во время разговора. При подавлении активности любого из этих регионов вновь усвоенные речевые паттерны начинают исчезать.

Чтобы проверить это, команда обманула слух. Когда люди говорили, исследователи незаметно изменяли звучание каждого голоса и в режиме реального времени подавали его обратно через наушники. Услышав искаженное звучание самих себя, говорящие, сами того не заметив, подправили звук, слегка толкнув губы, чтобы вернуть его в нормальное состояние.

Эта автоматическая коррекция была именно тем видом обучения, который исследовали в рамках данного исследования. Затем появился способ на мгновение отключить активность определенной области мозга.

Используя магнитные импульсы, посылаемые через кожу головы, исследователи поочередно кратковременно подавляли активность трех областей мозга, участвующих в речи, включая моторную кору, которая управляет движениями губ и языка.

Днём позже добровольцы вернулись, и исследователи проверили, насколько хорошо сохранилась новая модель речи. Если определенная область мозга помогала хранить память, то подавление ее активности должно привести к ослаблению эффекта обучения.

Когда команда подавляла активность слуховой или соматосенсорной коры головного мозга, добровольцы с трудом запоминали то, чему научились накануне. Новая речевая привычка практически исчезала. 

Успокоение моторной коры головного мозга практически не повлияло на сохранение недавно усвоенного речевого паттерна. Эти добровольцы сохраняли свой речевой паттерн примерно так же хорошо, как и люди, которые вообще не получали никакой стимуляции. До этого исследования никто не демонстрировал подобного в речи.

Благодаря приглушенному звуку никто не говорил невнятно или с трудом подбирая слова. Повседневная речь звучала нормально. Проблема заключалась лишь в недавно усвоенном приспособлении, что указывало на то, что стимуляция затронула скорее память, чем сам акт разговора.

Результаты исследования показывают, что новый речевой навык не закрепляется в двигательном механизме мозга. Он формируется в сенсорных картах, которые мозг хранит для восприятия звука и телесных ощущений.

Остри утверждал, что в его области слишком долго доминировала точка зрения, основанная на мышечном управлении. Он считает, что обучение речи — это глубоко чувственный акт, а не чисто мышечный.

Истоки этого явления восходят к его более ранним работам. В одном из исследований люди, научившиеся корректировать свою речь, также начали иначе слышать гласные звуки, как будто этот урок незаметно перестроил их слух.

Эта группа исследователей обнаружила эффект не в речи. В исследованиях движений рук уже было выявлено то же правило: сенсорные области сохраняли выученные движения. В одном из экспериментов людям предлагалось научиться дотягиваться до робота, который сбивал их руку с курса.

Успокоение тактильной области полностью подавило новый навык выполнения движений руками, в то время как подавление двигательной коры головного мозга практически не оказало никакого эффекта.

Авторы исследования утверждают, что эта работа опровергает старую идею о том, что речевая память зависит исключительно от двигательных областей мозга. По их мнению, результаты анализа речи вписываются в более широкую картину, охватывающую совершенно разные движения.

Полученные результаты оказались весьма полезными для людей, восстанавливающих речь после инсульта. Многие разрабатываемые в настоящее время устройства для распознавания речи с помощью мозга основаны на считывании предполагаемых движений рта человека и преобразовании их в слова. Большинство этих подходов отдают приоритет движениям.

Некоторые системы уже помогли людям, потерявшим голос, писать целые предложения, распознавая их двигательные намерения. Новые результаты показывают, что включение звуковой и сенсорной обратной связи может повысить эффективность этих инструментов. Для терапевтов это имеет очевидные последствия.

Упражнения, направленные на улучшение восприятия и ощущения пациентом собственной речи, могут способствовать выздоровлению лучше, чем упражнения, направленные только на мышцы. Это следующий вопрос, который команда планирует исследовать.

Память о только что усвоенном речевом движении не зависит от двигательной коры головного мозга, как это долгое время подразумевалось в учебниках. Вместо этого она зависит от областей, отвечающих за звук и ощущения.

Исследователи объясняют это накопление информации пластичностью мозга — способностью мозга физически перестраивать собственные нейронные связи. В сенсорных областях, по-видимому, происходит перестройка нейронных связей, которая закладывает основу для звуков, которые человек только что научился издавать.

Следующий вопрос заключается в том, куда следует направить внимание исследователей. Технологии обработки речи и реабилитация после инсульта уже давно сосредоточены на двигательной коре головного мозга.

Это исследование предполагает, что им следует уделять больше внимания и сенсорным системам мозга. Это тонкое изменение в мышлении, но оно может иметь важные последствия.