У речевых нейронов коры полушарий обнаружили синтаксическую и семантическую специализацию.

Речь сопровождается специфической активностью мозга (было бы странно, будь оно иначе), и сейчас уже более-менее известно, какие области коры активируются, когда мы начинаем говорить. Но речь устроена сложно, каждое слово одновременно несёт какое-то значение и является частью речи, которая должна занять определённое место в предложении. Есть ли среди нейронов мозга какая-то специализация относительно разных аспектов речи?

(Фото: Kelly Sikkema / Unsplash.com) 

В недавней статье в Nature говорится, что такая специализация есть. В эксперименте участвовали больные эпилепсией: мы неоднократно рассказывали, что при эпилепсии в некоторых случаях в мозг временно вживляют электроды, чтобы определить очаг болезни и потом хирургически его удалить. Попутно такие больные – разумеется, с их полного согласия – могут участвовать в разных нейробиологических опытах, потому что благодаря вживлённым электродам можно изучать работу человеческого мозга. И вот сейчас, пока участники эксперимента о чём-то с кем-то разговаривали, исследователи записывали активность их нейронов, которая предшествовала тем или иным словам.

Оказалось, что среди этих нейронов есть группы, которые начинают активничать только перед определённым классом слов – например, перед существительными. Есть также более-менее строгое разделение труда между семантическими и синтаксическими нейронами: семантические связаны со смыслом слова (то есть эти нейроны поддерживают понимание того, что слово «кошка» и слово «собака» означают разные объекты), синтаксические же, как можно догадаться, отвечают за синтаксис (и от их активности зависит, скажем ли мы «кошка сидит на столе» или «сидит кошка столе на»). Большинство нейронов, связанных с речью, занимается либо семантикой, либо синтаксисом, причём лингвистическая активность больше проявляется в левополушарных областях лобной и височной коры. При этом нельзя сказать, чтобы нейроны разной речевой специализации обязательно группировались в кластеры. Например, какой-то отдельный нейрон, обрабатывающий значение слова, может быть окружён соседями, которые следят за синтаксическим окончанием фраз. То есть, говоря о группе нейронов, которая занимается тем или иным речевым параметром, нужно помнить, что это  группа в функциональном смысле, и её нейроны не обязательно будут сидеть друг рядом с другом.

Согласованная активность нейронов разной речевой специализации помогает сконструировать предложение так, чтобы все слова в нём были на своём месте. При этом на нейронную активность, которая готовит каждое следующее слово, влияет нейронная активность, сопутствовавшая пяти предыдущим словам – так формируется контекст отдельных слов и предложений. По словам исследователей, в этом аспекте работа речевых нейронов очень похожа на то, как функционируют алгоритмы больших языковых моделей вроде ChatGPT.

Изначально предполагалось, что нейроны, обслуживающие речь, будут более подвижны в своих функциях. Но они, как оказалось, во многом отражают лингвистическую структуру предложений с чёткими отличиями частей речи и т.д. Правда, вполне может быть, что со временем реакции нейронов на речевые единицы меняются. Известно, что мозгу свойствен так называемый сдвиг репрезентации: одна и та же информация начинает вызывать в мозге другой, нежели прежде, рисунок нейронной активности. Есть ли такой сдвиг в репрезентации речи, можно понять только в длительном исследовании, которое будет длиться несколько месяцев или даже лет.

Два года назад мы уже писали об определённой специализации нейронов языковых центров, но то была специализация другого рода. Тогда в журнале Nature Human Behaviour была опубликована статья о том, что чтению текста сопутствует активность нейронов трёх видов – тех, которые следят за отдельными словами, тех, которые занимаются группами по четыре слова, и тех, которые занимаются группами по шесть слов. Имеются в виду не столько предложения (которые могут быть и короче четырёх слов, и длиннее шести), а именно последовательности слов. Можно предположить, что это нужно для того, чтобы лучше понимать контекст, чтобы связывать воедино информацию, которую несут отдельные слова и которая рождается при их взаимодействии.