Язык и мозг. Нейробиология раскрывает главную тайну человека

Первая модель языка в мозге

Чтобы понять, как работают сложные системы, учёные создают их упрощённые копии – модели. Они собирают данные, описывают, как происходит тот или иной процесс. Выдвигают гипотезы, что и как может ещё происходить. И проверяют их на моделях.

Самую первую модель обработки языка предложил Карл Вернике 140 лет назад. В 1874 году – на тот момент ему было всего 26 лет – он опубликовал диссертацию, в которой первым описал сенсорную афазию, обобщил и проанализировал свои наблюдения и находки Брока. Многое из того, что он предположил в своём труде, подтвердилось много лет спустя.

Вернике считал, что моторный и сенсорный центры речи соединяются друг с другом напрямую и обмениваются информацией через нервные пути. Благодаря этому ребёнок может повторять слова за взрослыми. Слово – это шаблон, состоящий из звуков, которые мы слышим, и движений для его произнесения. Зона Вернике сравнивает последовательность звуков с командами, которые хранит центр Брока, а также с их определённым значением. Центр Брока отправляет команды на произнесение слов в моторные зоны, управляющие движениями мускулов рта, губ, языка и других речевых органов. Он связывает звуковую форму с движениями.

Но где в мозге проходит этот путь? Первое предположение Вернике – через островковую долю, которая прячется внутри мозга. Позже оказалось, что эту задачу выполняет другой путь – дугообразый пучок – толстый канат из нервных волокон, проходящий сверху над зонами Брока и Вернике. Когда повреждён этот пучок, люди не могут повторять новые и незнакомые им слова.

Вернике понимал, что должен быть ещё один путь, который связывает звуки со значениями. И проходит он, скорее всего, через высшие когнитивные зоны. Молодой врач разделил мнение значимого в то время учёного Людвига Лихтгейма. В 1885 году Лихтгейм заявил, что концепт роза не лежит ни в одной части мозга. Потому что он состоит из суммы разных значений – например, красный, колючий, растение, романтика. Они рассеяны по разным частям мозга и связаны с языковыми центрами.

Рис. 1 Собственный чертёж К. Вернике центра Вернике. (Автор: Carl Wernicke – http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010945208001111MarcoCatani. The arcuate fasciculus and the disconnection theme in language and aphasia: History and current state. Cortex. Volume 44, Issue 8, September 2008, Pages 953–961., Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25229287)

Первое предположение Вернике о пути через островковую кору оказалось забытым его последователями. Почему, остаётся только гадать. Возможно, потому что он сам неверно понял его роль в языке. Возможно, это связано с американским неврологом Норманом Гешвиндом (1926–1984), который в 60-е годы XX века развил модель Вернике – Лихтгейма и оставил второй путь без внимания.

Последующие модели обработки языка строили вокруг дугообразного пучка. У людей он сильнее развит, чем у обезьян, поэтому считается решающим эволюционным отличием людей, и ему отвели центральную роль в языке.

Рис. 2 Классическая модель Вернике – Лихтгейма – Гешвинда. Из: Hagoort, P. (2013). MUC (memory, unification, control) and beyond. Frontiers in Psychology, 4(JUL). https://doi.org/10.3389/fpsyg.2013.00416. Fig.1 (Copyright © 2013 Hagoort. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in other forums, provided the original authors and source are credited and subject to any copyright notices concerning any third-party graphics etc.)

Идея о втором пути выжила в нейроанатомии и психолингвистике. Анатомические исследования подтвердили, что через этот участок мозга проходит путь, который тоже соединяет языковые центры. Исследователи языка Грегори Хиккок (Gregory Hickok) из университета Калифорнии и его коллега Дэвид Поппель (David Poeppel) из Нью-Йоркского университета в 2000 году возродили идею Вернике о двух путях, соединяющих языковые центры[4]. Но об этом позже.

Модель Вернике – Лихтгейма – Гешвинда используется в медицине и сейчас. Она позволяет объяснить семь видов афазий – нарушений речи. Очевидно, что всё намного сложнее, чем она описывает.

Глава 2. Знакомьтесь, мозг!

Как работает мозг? Где в нём прячутся сознание, мышление, память, чувства? Ответить на эти вопросы – значит узнать, кто мы, люди, есть, почему мы именно такие, чем мы отличаемся или, может быть, не отличаемся от животных. Наш богатый духовный мир, которым мы так гордимся, – результат работы мозга. Поняв его, мы поймём себя.

Как узнать, как устроен и как работает какой-то предмет или устройство? Точный ответ знают дети и учёные. Интересующий предмет сначала надо разобрать, а потом снова собрать. На разборку и сборку мозга нейроучёные сегодня получают баснословные суммы. Например, на крупнейший в истории европейский «Проект человеческий мозг» (The Human Brain Project) получают с 2013 по 2023 годы 1,6 миллиарда долларов. Более трёх миллиардов долларов уйдут в американский проект Brain Initiative. Есть ещё японские, корейские, китайские проекты с немалыми бюджетами.

Амбициозная цель исследователей – создать точную работающую модель человеческого мозга. Объём данных, которые содержатся в нашем мозге, поражает воображение – 10[5],[6].

Нейроучёные уже добрались до микроскопического уровня хромосом, ДНК, генов мозга. Но не нашли там ни памяти, ни мышления, ни внимания, ни языка. Как, разобрав компьютер, мы не найдём там ни Windows, ни iOS, а только платы и микросхемы. Учёные уже много знают, что происходит в той или иной части мозга. Они расставляют флажки на карте мозга. Здесь – принятие решений, здесь – движения рук, здесь – страх, здесь – память. Следующий шаг в исследованиях – ответить, почему эта способность находится именно тут.