DCN: мозг новорожденных сильнее реагирует на плач, чем на речь

Фото из открытых источников

Новое исследование, опубликованное в журнале Developmental Cognitive Neuroscience, показывает, что у новорожденных наблюдается более сильная реакция мозга на звук детского плача, чем на произнесенные предложения. Полученные результаты свидетельствуют о том, что биологическая способность младенца издавать определенный звук может определять, как его мозг обрабатывает слуховую информацию с момента рождения. Это открытие подтверждает, что биологическая связь между голосовым воспроизведением и восприятием речи начинается гораздо раньше в развитии человека, чем предполагали ученые ранее.

В общении взрослых людей восприятие речи и воспроизведение звуков являются тесно взаимосвязанными процессами. Когда взрослые слышат речь, области мозга, отвечающие за движения рта, языка и горла, как правило, активируются одновременно с областями, обрабатывающими слуховую информацию. Ученые называют это взаимодействие связью «восприятие-воспроизведение», которая позволяет людям сравнивать услышанные звуки с физическими движениями, необходимыми для их воспроизведения.

Несмотря на неспособность произносить слова, младенцы появляются на свет с развитыми слуховыми способностями. Беременные матери передают звуки речи через стенку матки, позволяя плоду слышать язык примерно с двадцатой по двадцать четвертую неделю беременности. Благодаря этому раннему воздействию новорожденные проявляют явное предпочтение к прослушиванию человеческой речи по сравнению со многими другими звуками окружающей среды.

Устная речь представляет собой акустически сложный сигнал, который младенцы слышат за несколько месяцев до рождения. Плач младенца, напротив, — это более простой звук, который дети начинают слышать только после появления на свет. Однако плач уникален тем, что это единственный коммуникативный звук, который новорожденные физически способны издавать самостоятельно.

Чтобы изучить, как ранние физические возможности влияют на развитие слуха, исследователи оценили, обрабатывают ли новорожденные плач аналогично речи. Джудит Жервен, профессор психологии развития в Падуанском университете и старший научный сотрудник Центра интегративной нейронауки и когнитивных исследований в Париже, подробно объяснила обоснование исследования. Она отметила, что все больше исследований показывают, что даже до того, как младенцы научатся говорить, они остаются чувствительными к движениям рта и языка, которые могут влиять на то, как они обрабатывают звуки.

«Другими словами, их развивающиеся способности к произнесению речи идут рука об руку с их способностями к восприятию речи», — объяснил Жервен. «Мы хотели проверить, как рано начинается эта связь между произнесением и восприятием речи, и поскольку самые ранние коммуникативные звуки, которые могут издавать младенцы, — это плач, и действительно, самые первые звуки, которые издает новорожденный сразу после рождения, — это плач, мы решили проверить, как младенцы воспринимают плач и похоже ли это на то, как они воспринимают речь».

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи изучили двадцать пять здоровых доношенных новорожденных, которые во время беременности подвергались воздействию французского языка. В группу вошли пятнадцать девочек и десять мальчиков, средний возраст которых составлял приблизительно два дня, варьируя от одного до четырех дней. Средний гестационный возраст младенцев составлял тридцать девять недель и шесть дней, средний вес при рождении — 3320 граммов, а показатели здоровья при рождении были хорошими.

В эксперименте приняли участие еще сорок пять младенцев, но они были исключены из окончательного анализа из-за движений, плача или технических проблем. Основная причина такого высокого процента исключений связана с естественной реакцией, известной как эмоциональное заражение, которая возникает, когда новорожденные испытывают стресс и начинают плакать, услышав плач других младенцев. Исследователи также протестировали двадцать семь взрослых носителей итальянского языка, которые не имели предварительных знаний французского языка.

Исследовательская группа измерила активность мозга с помощью функциональной ближнеинфракрасной спектроскопии (fNIRS), неинвазивной технологии визуализации, часто обозначаемой аббревиатурой fNIRS. Эта методика использует специальные шапочки с подсветкой и датчиками для измерения изменений уровня кислорода в крови через череп. Когда определенные области мозга становятся активными, они потребляют больше кислорода, что позволяет датчикам отслеживать нейронные реакции в лобной, височной и теменной областях мозга.

В качестве слуховых стимулов использовались записи плача десяти французских новорожденных и французские устные предложения, записанные десятью взрослыми французскими женщинами. Каждому звуку плача соответствовало устное предложение одинаковой длины, в среднем примерно 1,09 секунды на предложение. Громкость всех записей была нормализована для обеспечения согласованности, хотя средний тон детского плача был выше — 430 герц по сравнению с 233 герцами у речи взрослых.

В ходе эксперимента участники прослушали двадцать блоков звуковых стимулов, десять из которых содержали звуки плача, а десять — произнесенные предложения. Каждый блок длился приблизительно двадцать секунд и содержал десять различных аудиофрагментов, представленных в случайном порядке. Между блоками были предусмотрены периоды молчания продолжительностью от двадцати пяти до тридцати секунд, чтобы дать мозгу время на восстановление.

При сравнении нейронной активности, вызванной обоими типами звуков, авторы обнаружили, что у новорожденных наблюдалась более высокая активность в правой височной области мозга в ответ на плач, чем на речь. Височные области в основном участвуют в обработке звука и акустических паттернов. При прослушивании только устной речи у младенцев наблюдалась повышенная активность в левой височной и правой височно-теменной областях по сравнению с периодами молчания.

При прослушивании звуков плача у новорожденных наблюдалась повышенная активность в левой лобно-височно-теменной области, а также в правой височной области. Активация в лобной коре примечательна, поскольку эта область содержит двигательные зоны, контролирующие физические движения. Устная речь не вызывала этой активности двигательных зон у новорожденных, что позволяет предположить, что области мозга, связанные с движением, реагируют специфически на звуки, которые могут издавать младенцы.

Эти результаты противоречили первоначальным ожиданиям исследовательской группы относительно раннего освоения языка. «Поскольку язык так важен, и младенцы учатся ему так быстро, всего за несколько лет, мы изначально ожидали увидеть более сильную реакцию мозга на речь, чем на плач», — сказал Жервен в интервью PsyPost. «Мы были удивлены, увидев, что новорожденные реагируют на плач сильнее, что говорит о том, что то, что они могут издавать, важно для них».

У взрослых участников наблюдалась иная картина нейронных реакций по сравнению с младенцами. У взрослых разговорная речь вызывала значительно большую активность мозга, чем плач младенца, в левой височно-теменной и правой височных областях. Поскольку взрослые участники говорили по-итальянски и не понимали французского, их височные доли обрабатывали незнакомые звуки речи, основываясь на их акустической структуре, а не на значении слов.

У взрослых наблюдалась активация лобных моторных областей при прослушивании как устной речи, так и плача новорожденных, что отражает их физическую способность воспроизводить оба типа звуков. Жервен подчеркнул главный вывод о том, как мозг новорожденных обрабатывает эти сигналы. «Наши результаты показывают, что мозг новорожденных, всего через день-два после рождения, реагирует сильнее на плач, то есть на коммуникативные звуки, которые они сами могут издавать, чем на речь», — заметил Жервен. «Это говорит о том, что воспроизведение звуков может играть более важную роль в восприятии, чем мы считали ранее».

Она добавила, что самостоятельно издаваемые звуки имеют практическое значение на ранних этапах развития человека. «Звуки, которые могут издавать сами младенцы, очень важны для них и могут помочь им узнать больше о самих звуках и о коммуникации в целом», — заявила Жервен.

Эмоциональная интенсивность плача представляет собой один из потенциальных факторов, требующих тщательного рассмотрения при интерпретации этих результатов. Плач естественным образом передает чувство тревоги, что, как правило, усиливает эмоциональное возбуждение у слушателей и потенциально может повышать активность мозга независимо от способа произнесения звуков. Одного лишь эмоционального возбуждения недостаточно для полного объяснения того, почему двигательные области мозга активировались исключительно при плаче у новорожденных и при обоих звуках у взрослых.

Дальнейшие исследования могли бы развить эти результаты, оценивая реакцию младенцев на плач новорожденных из разных языковых групп или проверяя, проявляют ли младенцы уникальные паттерны мозговой активности при прослушивании записей собственного плача. В настоящее время Жервен и ее коллеги расширяют это направление исследований на детей старшего возраста, чтобы увидеть, как развиваются реакции мозга по мере развития вокальных способностей.

«Продолжая эту линию исследований, мы сейчас изучаем детей постарше, в возрасте от 6 до 10 месяцев, и смотрим, как они реагируют на лепет», — сказал Жервен. «Следуя логике текущего исследования, дети в возрасте от 6 до 10 месяцев только начинают говорить, и их речь, то есть лепет, еще не похожа на речь взрослых, но это то, что они сами могут издавать, поэтому лепет может быть для них особенно важен».

Она отметила, что ее команда в настоящее время регистрирует активность мозга, чтобы отслеживать эти изменения на протяжении всего развития. «Сейчас мы изучаем, как мозг младенцев реагирует на лепет по сравнению с речью в возрасте от 6 до 10 месяцев, и меняется ли эта реакция по мере того, как у них развивается способность лепетать или говорить», — объяснила Жервен.