Как вам идея: каждый раз, когда кто-то говорит, наш мозг устраивает настоящую фокус-шоу с разрезанием непрерывного шума на слова, чтобы мы, бедняжки, не попадали в аудио-ад кашаобразной речи? Две свежие публикации в журналах Neuron и Nature взялись докопаться до этой кухонной тайны человеческого мозга и внезапно выяснили, что ключевая роль здесь не за теми, кто просто кивает умно в белых халатах, а у участка мозга с малоинтересным названием – верхняя височная извилина. Это место недалеко от уха, и раньше считалось, что оно занимается исключительно "мелким ремонтом" в нашем понимании звуков. Типа, вот тут громко, тут тихо – и всё. Но неврологи явно занижали его таланты: последняя наука говорит, что это штаб-квартира по расстановке границ между словами.
Хирург-нейрохирург Эдвард Чанг из Университета Калифорнии (Сан-Франциско), человек с терпением бурлака на Волге, поставил научную бригаду двумя командами – и обе нырнули прямо в дебри речевого восприятия. Пациентам, проходящим мониторинг из-за эпилепсии (то есть с уже прилепленными к голове электродами – эй, кто сказал, что наука не требует жертв?), включали аудиозаписи. При этом по сигналам мозга с помощью электрокортикографии – это такой способ, когда электроды ставят прямо на поверхность мозга, а не на голову – наблюдали, как извилины пляшут в пойманном ритме.
В начале выяснилось: мозг не просто собирает звуковую мозаику по громкости, а работает как диджей на вечеринке, постоянно сбрасывая ритм. В конце каждого слова фиксируется резкое падение активности – сигнал "вот граница". Между этими сбросами нейроны заняты интеграцией звуковых компонентов и элементов просодии (это ритм и интонация речи, если кто забыл). Они склеивают слова целиком вне зависимости от длины – "кот" или "гиппопотам" прокручиваются по полному циклу, словно наш мозг – мастер нормализации аудиофайлов.
Чтобы окончательно запутать себя (или подтвердить интуицию), команда сравнила работу мозга с алгоритмом искусственного интеллекта HuBERT. Эта штука сама научилась отмечать границы слов – выходит, либо у нейроинженеров очень богатое воображение, либо наш мозг и нейронные сети действительно используют похожие фишки.
A теперь самый трюк: дали участникам послушать запись, которую можно было слышать как разные слова – в зависимости от ожидаемой границы: “турбо” или “ботер”. Звук один, а мозговые переключения происходят по разному – мозг дружно сигналит о границе только тогда, когда человек вообразил, что услышал “турбо”, но если послышалось “ботер” – момент сброса совсем другой. Значит, срабатывает не акустика, а именно восприятие.
Другая часть эксперимента – даже интереснее. Если язык человеку родной, мозг фиксирует границы слов как чемпион по разделанию рыбы – чётко и резко. Но вот если включить иностранную речь, то все эти био-маркеры слов исчезают, а сам звук для слушателя превращается в монотонный поток, как будто в метро объявляют следующую станцию на новом для вас наречии. Так что если испанская речь кажется русскому человеку неразличимой болтовнёй – теперь понятно, кого в этом винить: не преподавателя, а собственный мозг.
Особый цинизм науки: билингвы, то есть люди, владеющие двумя языками, прекрасно ставят свои мозговые границы в обоих языках. Причём чем лучше человек знает второй язык, тем чётче работает этот самый границу-отмечающий механизм. Если знаний едва хватает, то и мозг, увы, ленится: переключатель едва-едва шевелится.
Учёные не забыли упомянуть про ограничения: все их умные трюки с электродами возможны только на пациентах, уже находящихся под врачебным присмотром из-за тяжёлых заболеваний. Так что, как насчёт того, что в глубинах мозга есть ещё неизвестные “секретные агенты” расщепления речи? Прибор пока не дотягивается.
И особый бонус – этот процесс пока изучен только для восприятия речи, не для её создания. Возможно, мозг использует похожие трюки, когда мы пытаемся что-то сказать — но это уже вопрос для следующих исследований. К тому же малыши с этим механизмом не рождаются – они долго учатся разрезать мир на слова, пока всё вокруг для них просто “бубабу”.
Ну и итог: вместо унылого анализатора звуков, верхняя височная извилина оказалась неким тайным комбинатором, который собирает речь по своим правилам, пользуясь прогнозами и собственным опытом обучения языкам.
Авторы всего этого мозгокрутства – Yizhen Zhang, Matthew K. Leonard, Ilina Bhaya-Grossman, Laura Gwilliams, Keith Johnson, Junfeng Lu и неутомимый Edward F. Chang.