Веретенообразная извилина мозга незрячих с рождения опознала лица на ощупь
Зрительные отделы головного мозга, отвечающие за распознавание лиц, сохраняют свою функцию даже в том случае, если человек никогда лиц не видел. Это выяснили американские ученые: они попросили незрячих с рождения участников своего фМРТ-эксперимента на ощупь отличить фигуры в форме лиц, рук, кресел и лабиринтов. При ощупывании лиц у участников активировалась латеральная веретенообразная извилина — ее же активность наблюдалась и в том случае, когда зрячие добровольцы смотрели на лица, а также и трогали их, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Способность распознавать лица — одна из ключевых функций зрительной системы человека. В пользу этого говорит, например, то, что младенцы уже в возрасте нескольких дней могут отличить похожие на правильные лица формы от таких же, но перекошенных. При этом вопрос о врожденности этой функции остается открытым: с одной стороны, такое раннее проявление способности действительно говорит о том, что мозг ребенка готовится распознавать лица еще в период развития. С другой стороны, человеческие лица — это первое и основное, что ребенок видит в первые дни после рождения: это может свидетельствовать о том, что изначально неспецифичные участки зрительной коры попросту очень быстро получают свою специализацию.
Самый действенный способ проверить это — изучить зрительные отделы людей, которые никогда не получали внешней стимуляции — например, слепых от рождения. Сделали это ученые из Массачусетского технологического института под руководством Нэнси Кэнвишер (Nancy Kanwisher). Они сосредоточились на латеральной части веретенообразной извилины, которая отвечает за распознавание лиц: три года назад ученые (также под руководством Кэнвишер), например, показывали, что точечная стимуляция этого отдела через микроэлектроды приводит к тому, что человек начинает видеть лица в пространстве.
Всего в исследовании приняли участие 30 человек: 15 слепых с рождения добровольцев и 15 участников из контрольной группы. Каждый из них прошел фМРТ-сканирование, в ходе которого им необходимо было распознать несколько форм: человеческое лицо, руку, кресло и небольшой лабиринт. Для этого авторы напечатали на 3D-принтере большое пластиковое кольцо, на котором расположили трехмерные фигуры в нужной форме по кругу. Участникам необходимо было щупать каждую из них и называть то, что они ощущают. Кроме того, зрячие участники также прошли точно такое же сканирование, но уже со зрительными стимулами: лица, руки, кресла и лабиринты им показывали на экране.
Активность мозга при наблюдении или ощупывании стульев, рук и лабиринтов использовали в качестве контрольного условия: ее вычитали из активности, которая появляется при предъявлении только лиц. Оказалось, что и наблюдение лиц зрячими участниками, и их ощупывание слепыми приводит к активации зоны веретенообразной извилины, которая селективно отвечает на предъявление лиц.
Интересно, что ощупывание лиц активировало этот участок и у зрячих пациентов — но в гораздо меньшей степени. Это неудивительно, с учетом того, то осязание для незрячих людей гораздо важнее для исследования мира.
Также ученые проверили корреляцию между вокселями активности в веретенообразной извилине у зрячих людей, смотрящих на лица, и слепых участников, которые лица трогали: оказалось, что активность действительно довольно сильно коррелирует (коэффициент корреляции для правого полушария — 0,82, а для левого — 0,76). Кроме того, у всех участников наблюдалась прочная связь между веретенообразной извилиной и отделами лобной и теменной долей (p < 0,05); в то же время, значимая связь извилины с затылочными и височными долями при выполнении задания наблюдалась только у зрячих участников.
Исследователи заключили, что латеральная веретенообразная извилина распознает лица и без какой-либо внешней зрительной стимуляции: причем как у людей, которые видели лица, так и у людей, которые не видели их никогда. Тем не менее, отмечают они, вопрос о врожденной специализации веретенообразной извилины все еще остается открытым: возможно, у слепых людей она также получает свои функции под действием стимуляции — но уже осязательной.
Стимуляция зрительной коры — один из самых действенных способов вернуть зрение незрячим. Совсем недавно, в мае этого года, ученым удалось заставить слепых участников своего эксперимента видеть буквы: для этого им стимулировали участки зрительной коры в том порядке, в котором буквы можно написать.
Елизавета Ивтушок
Эти данные важны для понимания эволюции коммуникации и речи
Исследовательницы из Великобритании изучили, насколько хорошо люди понимают жесты других гоминид. Они создали онлайн-игру, в которой люди смотрели видео с распространенными жестами шимпанзе и бонобо и выбирали возможное значение этих жестов из предложенных вариантов. Анализ данных 5656 участников показал, что люди хорошо распознают обезьяньи жесты. Эти результаты важны для понимания эволюции коммуникации и речи. Исследование опубликовано в PLOS Biology. Человеческий язык нужен не только затем, чтобы передавать информацию, но и чтобы передавать смысл. Мы используем язык преднамеренно, в отличие от вокализаций других животных, которые нередко являются просто реакцией на какой-то определенный стимул вроде близости хищника или пищи — и не важно, есть вокруг сородичи, или нет. Мы можем выбирать, говорить или не говорить что-то, как и когда это делать. Однако, по мнению ученых, было бы ошибкой полагать, что такая сложная форма коммуникации появилась у человека ни с того ни с сего. Все остальные гоминиды — орангутаны, гориллы, шимпанзе и бонобо — говорить как люди не могут, но используют звуки и жесты примерно схожим образом. Они также ориентируются на адресата и перестают демонстрировать жест, когда другая обезьяна делает то, что от нее хотят. Сейчас идентифицировано более 80 жестов гоминид, часть из которых у разных видов — общие. Люди, несмотря на близкое родство с шимпанзе и бонобо, жесты обезьян использовать, судя по всему, перестали. Но, возможно, мы просто слишком замаскировали это: тот факт, что мы жестикулируем ничуть не меньше в совершенно разных контекстах, может усложнять поиск нужных жестов в нашем репертуаре. Также недавнее исследование показало, что дети, которые еще не умеют говорить, могут использовать около 50 жестов из репертуара обезьян. Возможно, жесты других гоминид все еще доступны нам — хотя бы отчасти. Исследовательницы из Лаборатории диких умов (Wild Minds Lab) Сент-Эндрюсского Университета Кирсти Грэхэм (Kirsty Graham) и Кэтрин Хобейтер (Catherine Hobaiter) с помощью компьютерной игры проверили, как люди понимают самые распространенные жесты шимпанзе (Pan troglodytes) и бонобо (Pan paniscus). Ученые проанализировали данные 5656 участников, которые посмотрели 20 коротких видео, где обезьяна показывает какой-либо жест, и выбрали значение этого жеста из четырех предложенных вариантов. Участников случайным образом разделили на две группы: одна смотрела только видео с жестами, другая видела также краткое описание контекста — всего по одной строке. Каждое видео сопровождалось простой иллюстрацией жеста, которая помогала понять, что происходит на видео (неопытный зритель не всегда определяет это с первого раза) — примеры таких иллюстраций можно посмотреть здесь. Всего было 40 видео с жестами шимпанзе и бонобо, и каждая группа увидела по 20. Исследователи выбрали 10 наиболее распространенных типов жестов, значение которых было уже известно как у шимпанзе, так и у бонобо. У большинства (13 штук) жестов было одно значение, а у 4 типов жестов шимпанзе и 3 типов жестов бонобо — несколько. Исследователи определили главное (более частое) и дополнительное значение — оба эти значения предлагались среди вариантов. Так, например, жест «сильный громкий скрежет» (на видео обезьяна чешет себе бок) используется для инициирования груминга, в то время как «встряхивание объекта» (на видео обезьяна трясет ветви деревьев) — как для груминга, так и для совокупления. https://youtu.be/PWujWiRNV-A Бонобо трясет ветку дерева — такой жест обезьяны обычно используют как призыв к совокуплению Видео с разными жестами можно посмотреть на ютуб-канале Great Ape Dictionary, там есть большой плейлист с примерами жестов бонобо. А можно попробовать испытать себя и пройти ту самую игру, где нужно угадывать значения жестов — доступ к ней открыт, а данные не собираются (игра на английском). Участники исследования правильно распознавали значение жестов более чем в 50 процентах случаев — и такой результат нельзя объяснить случайным угадыванием (тогда процент был бы около 25). Если участникам предлагали краткое описание к видео, они чуть лучше распознавали жесты — но разница была совсем небольшой. Так, значение жеста «поднятие руки» участники определили верно почти в 90 процентах случаев: у шимпанзе он означает просьбу еды, а у бонобо — просьбу о грумминге, реже — просьбу нести его. Еще три жеста, включая «демонстрацию гениталий», которая у обоих видов означает призыв к сексу или к тому, чтобы быть дружелюбным, участники верно поняли в 75 процентах случаев. Единственным жестом, значение которого люди понять не смогли, было то самое «встряхивание объекта». Его основное значение и у шимпанзе, и у бонобо действительно неочевидное — приглашение к сексу; еще иногда шимпанзе используют его как сигнал «отойди от меня», а бонобо — как просьбу о грумминге. Возможно, нам просто хватает ума и сходства с другими приматами, чтобы понять, что они хотят сказать. Однако авторы полагают, что способность понимать жесты гоминид могла достаться нам от наших предков, которые их использовали. Тогда эти жесты могут быть частью эволюционно древнего общего словаря приматов — что очень вероятно в контексте формирования человеческой речи. Впрочем, и вокальные сигналы нечеловеческих приматов не так уж примитивны и могут рассказать нам что-то о формировании человеческой речи. А еще обезьяны могут учиться друг у друга новым формам вокализации или даже жестов.