«Алиса в Стране чудес» помогла установить универсальность речевой обработки мозгом

Американские ученые провели самое масштабное на сегодняшний день исследование универсальности человеческой речи на уровне работы головного мозга. Изучив активность мозга носителей 44 языков из 11 различных языковых семей и одного языка-изолята в процессе прослушивания отрывков из «Алисы в Стране чудес» и других текстов, исследователи выделили несколько схожих паттернов речевой обработки. Так, среди всех участников исследования активность мозга во время обработки речи наблюдалась в лобной, височной и теменной долях, была локализована, в основном, в левом полушарии, а также отличалась от активности, наблюдаемой во время выполнения других задач. Статья опубликована в журнале Nature Neuroscience. 

Среди всех средств коммуникации в природе самым большим разнообразием отличается человеческий язык. Люди общаются между собой на семи (или даже больше) тысячах языков, каждый из которых отличается своей фонетикой, грамматикой, лексикой, а также способом передачи информации (стоит вспомнить, например, жестовые языки или один из диалектов испанского — сильбо-гомеро — носители которого не говорят, а свистят).

Несмотря на свое разнообразие, у человеческих языков есть и много общего. В первую очередь, это, конечно, цель использования: речью (как и письмом) люди пользуются для коммуникации и передачи смыслов. Наблюдаются сходства и на других уровнях. Так, языки объединяются в языковые семьи — на основании того, от какого праязыка они произошли — и отличаются едиными для своей семьи грамматическими и лексическими особенностями. Более нетривиальные языковые универсалии находятся, например, в особенностях речевого производства: в разных языках речь одинаково замедляется существительными, а информация передается со скоростью 39,15 бита в секунду.

Универсальность языка находят и на самом высоком уровне — уровне работы головного мозга. Например, в 2015 году ученые выяснили, что активность мозга носителей английского, испанского, иврита и китайского во время чтения очень похожа — даже несмотря на разную лексику и письменность. Разумеется, четырех языков недостаточно, чтобы доказать универсальность языка на уровне головного мозга. К тому же, большинство исследований языковой обработки, однако, посвящены самым распространенным языкам с большим количеством носителей: английскому, русскому, испанскому, китайскому, французскому — и другим. Все исследования языковых универсалий в работе мозга, таким образом, ограничены как количеством изучаемых языков, так и их разнообразием.

Исправить это решили ученые под руководством Эвелины Федоренко (Evelina Fedorenko) из Массачусетского технологического университета. Для своего исследования они отобрали носителей 44 языков из 11 языковых семей: в выборку попали языки семи групп индоевропейской семьи (среди них, помимо английского, русского и испанского, были, например, фарси, греческий и и ирландский), афразийские (арабский и иврит), дравидийские (тамильский и телугу — на них говорят в Индии), уральские (финский и венгерский) и другие. Также в список языков ученые включили баскский — изолированный язык, происхождение и принадлежность к какой-либо языковой семье которого доподлинно не установлена.

Для каждого языка ученые отобрали двоих взрослых носителей (мужчину и женщину): так как целью исследования было не изучить различия в обработке разных языков, а скорее посмотреть на сходства, такого количества, по словам авторов, оказалось достаточно. Всего в исследовании приняли участие 86 человек: четырех пришлось исключить из-за некачественных данных (соответственно у четырех языков — тагальского, телугу, словенского и суахили — в эксперименте было по одному носителю) . Все участники также свободно владели английским языком.

Эксперимент проходил с помощью фМРТ, а всего добровольцам необходимо было пройти три эксперимента. В первом эксперименте участникам нужно было прослушать текст на английском (с реальной лексикой и псевдословами), а также отрывки из «Алисы в стране чудес» на их родном языке (в двух видах: чистом и фонетически искаженном так, что слова нельзя было разобрать) и другом, незнакомом языке. Сравнение таких видов активности обычно используется для локализации речи в отделах головного мозга: например, если вычесть из активности при прослушивании понятной речи активность, которая появляется при прослушивании псевдослов, можно отделить восприятие речи от восприятия звуков, которые похожи на речь, но никакого смысла не несут.

Во втором эксперименте участники решали арифметические примеры и задачки на память — чтобы ученые смогли отделить активность, характерную для обработки языка, от другой когнитивно-затратной активности головного мозга. Наконец, во время третьего задания добровольцы снова слушали родную для них речь (пятиминутные истории), активность при обработке которых ученые сравнивали с состоянием покоя — с помощью этого можно было изучить связь отдельных участков мозга в процессе обработки речи.

Результаты фМРТ показали, что активность мозга при обработке речи у участников очень похожа — даже несмотря на то, что они говорят на разных (иногда — кардинально отличающихся друг от друга) языках. Во-первых, в обработке языка (как в сравнении с псевдословами, так и с фонетически неразличимой родной речью) у всех добровольцев были задействованы участки лобных, височных и теменных долей. Во-вторых, обработка речи у участников была локализована больше в левом полушарии, чем в правом (p < 0,001), и в левом также занимала больше участков. Именно к работе левого полушария классически относят языковую обработку. 

В-третьих, у всех участников во время прослушивания историй совместная активность задействованных в обработке речи участков была выше, чем в состоянии покоя (p < 0,01) — это означает, что носители разных языков не только задействуют одни и те же участки мозга для обработки речи, но и их совместная активность оказывается схожей.

Наконец, авторы выделили участки (точнее — лобно-височно-теменную сеть), задействованные в обработке речи, и оценили, вовлечены ли они в другие, не-языковые задачи: решение арифметических примеров и использование рабочей памяти. Среди всех участников, независимо от их родного языка, активность языковых участков была выше всего для обработки речи на родном языке — по сравнению с фонетически неразборчивой речью, неизвестным языком и не-языковыми задачами.

Достаточно ли 45 языков для выделения подобных универсалий — сказать сложно, однако авторы работы утверждают, что собранная ими выборка языков — самая большая и разнообразная в подобных исследованиях на сегодняшний день. С точностью, поэтому, можно сказать, что ученым удалось выделить ключевые особенности обработки языка головным мозгом среди носителей большого количества самых разных языков. В будущем, отмечают авторы работы, языковые универсалии в работе головного мозга необходимо будет искать и более точечно — например, в обработке более мелких языковых единиц и с использованием методов нейровизуализации с бóльшим временным разрешением.

Разнообразие выборки для подобных исследований действительно очень важно: чем больше носителей разных языков и представителей разных культур задействованы в таких экспериментах, тем валиднее оказываются выводы об универсальности (или, наоборот, о различиях восприятия). Так, два года назад ученые выяснили, что представители 30 национальностей связывают цвета с одинаковыми эмоциями.

Елизавета Ивтушок