Собачий мозг обрабатывает речевую информацию почти так же, как человеческий

Венгерские нейробиологи при помощи магнитно-резонансной томографии изучили реакцию собачьего мозга на произносимые человеком слова, различающиеся по смыслу (похвала или нейтральные слова) и интонации (хвалебная или нейтральная). Оказалось, что у собак, как и у людей, смысл слов обрабатывается левым полушарием, а интонация - правым.

При этом система внутреннего подкрепления, отвечающая за приятные эмоции, реагирует только на хвалебные слова, произнесенные с соответствующей интонацией, но не на те же слова, произнесенные нейтрально, и не на нейтральные слова, произнесенные как похвала. Результаты согласуются с идеей о том, что нейронные структуры, отвечающие за обработку речевой информации в мозге человека, скорее всего, появились не вместе с речью, а гораздо раньше, и изначально использовались для более простых форм звуковой коммуникации.

Многие млекопитающие информируют сородичей о своем эмоциональном состоянии при помощи звуковых сигналов, причем сородичи эти сигналы прекрасно понимают. Считается, что человеческая речь радикально отличается от звуковой коммуникации других животных тем, что с произвольными последовательностями звуков связывается конкретный смысл, который может не иметь никакого отношения ни к эмоциональному состоянию говорящего, ни вообще к тому, что происходит здесь и сейчас.

Правда, у ряда других животных тоже обнаружены неплохие языковые способности. Например, у некоторых обезьян есть специальные звуковые сигналы - «слова» для обозначения ограниченного круга самых важных объектов, таких как летающие или наземные хищники; человекообразные обезьяны после специального обучения овладевают языком (например, жестовым) на уровне 2-2,5-летнего ребенка, да и попугаи от них не сильно отстают. Хотя, конечно, никто не будет спорить с тем, что по сложности, гибкости и эффективности системы общения люди далеко опередили всех остальных животных.

На нейробиологическом уровне важнейшей особенностью человеческой речи является межполушарная асимметрия: за понимание смысла слов в большей степени отвечает левое полушарие, а за понимание интонаций, контекста, эмоционального состояния говорящего и метафор - правое.

Откуда взялась асимметрия речевой функции, является ли она уникальной особенностью человека, которая развивалась параллельно с речью, или имеет более глубокие эволюционные корни - вопрос дискуссионный. Согласно «акустической» гипотезе, в ее основе лежит функциональная асимметрия слуховых отделов коры: предполагается, что левые слуховые отделы издавна специализировались на быстро сменяющихся звуках (таких как стремительная череда фонем в произносимых словах), а правые - на звуках, меняющихся плавно, подобно интонации.

«Функциональная» гипотеза предполагает, что левое полушарие издавна работало именно со смыслами, независимо от того, из каких звуков - быстро меняющихся или монотонных - этот смысл извлекается. Есть также мнение, что асимметрия речевой функции у людей связана с различием задач, стоящих перед правой и левой рукой: правая рука, контролируемая левым полушарием, у правшей специализируется на мелких и точных движениях, левая - на более «глобальных».

Впрочем, на сегодняшний день уже ясно, что функциональная асимметрия полушарий не является уникальной особенностью человека с его изощренной орудийной деятельностью. Например, показано, что у обезьян и мышей левое полушарие сильнее реагирует на «осмысленные» звуки (сигналы, подаваемые сородичами), чем правое . Однако подобных данных пока еще слишком мало для глобальных выводов.

Отличным объектом для изучения межполушарной асимметрии являются собаки, которые за тысячи лет адаптации к совместной жизни с человеком освоили ряд чисто человеческих способов общения. Собаки способны различать до 1000 словесных команд, они отлично понимают интонации и даже научились манипулировать нашими эмоциями при помощи долгого, проникновенного взгляда в глаза, что абсолютно не свойственно прирученным волкам.

Недавно были получены первые косвенные данные, указывающие на то, что у собак, возможно, есть такая же, как у людей, межполушарная асимметрия в обработке речевой информации. Оказалось, что в ответ на осмысленные, но произнесенные с нейтральной интонацией слова собаки чаще поворачивают голову вправо, а бессмысленные слова, произнесенные выразительно, стимулируют поворот головы влево. Это согласуется с предположением о том, что смысл слов оценивается левым полушарием (куда поступает информация от правого уха), а интонация - правым.

В новом исследовании венгерских нейробиологов, результаты которого опубликованы в свежем выпуске журнала Science, вывод о наличии у собак межполушарной асимметрии получил убедительное подтверждение. На этот раз за работой мозга следили не по косвенным признакам (поворотам головы), а напрямую при помощи фМРТ.

13 собак, принявших участие в эксперименте с согласия своих хозяев, для начала были обучены неподвижно лежать в томографе - немаловажная часть эксперимента, которая едва ли прошла бы столь же гладко с любым другим видом животных. Голос инструктора, к которому все собаки успели привыкнуть за время обучения, использовался затем для записи речевых сигналов.

Сигналы делились на 4 типа:

1) хвалебные слова, используемые венгерскими собачниками в общении со своими питомцами, произнесенные с соответствующей интонацией (Praise words, praising intonation, Pp);

2) те же слова, произнесенные нейтральным голосом (Praise words, neutral intonation, Pn);

3) нейтральные слова (союзы, не несущие сами по себе никакого смысла), произнесенные так, как будто это похвала (Neutral words, praising intonation, Np);

4) те же нейтральные слова, произнесенные с нейтральной интонацией (Neutral words, neutral intonation, Nn).

Все записанные слова были двухсложными, состояли из 4-5 фонем и были тщательно выровнены по громкости. Авторы предварительно дали послушать всё это людям, не знающим венгерского, и убедились, что хвалебная интонация легко распознается иностранцами, хотя смысла слов без интонационных подсказок никто угадать не может. Венгерские собаки, в отличие от иностранцев, были хорошо знакомы не только с интонациями, но и с самими словами.

Из слов каждого типа составили короткие блоки (по три однотипных слова в каждом), а из этих блоков, расположенных в случайном порядке и разбавленных паузами, - семиминутную последовательность, которую собака должна была прослушать, неподвижно лежа в томографе. Томограф тем временем регистрировал приток крови к тем или иным участкам коры. Если собака не выдерживала и смещала голову хотя бы на 3 мм, опыт не засчитывался. В итоге все собаки, кроме одной, успешно выдержали по два таких испытания.

Полученные данные были подвергнуты сложному статистическому анализу, который позволил, во-первых, локализовать участки коры, сильнее реагирующие на человеческую речь, чем на тишину.

Кроме того, оказалось, что левые «речевые» области собачьей коры сильнее, чем правые, реагируют на осмысленные (в данном случае - хвалебные) слова, с какой бы интонацией те ни произносились. Это важный результат, показывающий, что у собак, как и у людей, есть участки коры, отображающие смысл слов как таковой, в отрыве от контекстов и интонаций. Это серьезный аргумент в пользу того, что собаки действительно понимают слова, а не просто выучиваются определенным образом реагировать на те или иные звуковые сигналы.

В правом полушарии в ответ на слова, произнесенные с хвалебной интонацией (и независимо от смысла слов), наблюдалась скоррелированная активность, свидетельствующая о функциональной связи между участком ассоциативной слуховой коры (средняя часть правой эктосильвиевой извилины) и правым хвостатым ядром.

Ранее было показано, что работа RmESG связана вообще с обработкой эмоциональных звуковых сигналов, не обязательно членораздельных и не только человеческих, но и собачьих тоже. Хвостатое ядро, в свою очередь, является частью системы внутреннего подкрепления и участвует в формировании мотиваций и намерений. Аналогичная функциональная связь между участками правой слуховой коры, реагирующими на интонации, и системой внутреннего подкрепления характерна и для человеческого мозга.

Таким образом, у собак обнаружилась такая же межполушарная асимметрия обработки речевых сигналов, как и у людей. Левое полушарие извлекает из звуков конкретный смысл, правое работает с интонациями и эмоциями.

Кроме того, исследователи обнаружили, что главные центры системы внутреннего подкрепления, от которых дофаминовые сигналы расходятся по другим ее отделам, - вентральная область покрышки и черная субстанция среднего мозга - у подопытных собак демонстрировали повышенную активность только в ответ на сигналы первого типа, то есть хвалебные слова, произнесенные с хвалебной интонацией.

Очевидно, это значит, что только такие слова собакам было по-настоящему приятно слышать. Главный же вывод состоит в том, что собачий мозг, подобно человеческому, не только по отдельности проводит лексический и интонационный анализ услышанных слов, но и умело интегрирует результаты этих двух процедур, чтобы решить, стоит ли радоваться.

Маловероятно, что обнаруженная у собак межполушарная асимметрия развилась с нуля всего за пару десятков тысячелетий коэволюции с человеком. Возможно, это проявление некого древнего свойства мозга млекопитающих, состоящего в том, что кора левого полушария склонна детализировать, а правого - обобщать.

Источник: vk.cc

Комментарии: