Как мозг понимает слова: три нейронных ритма речи

Вот скажите, как мы обычно заглядываем в мозг? Чаще всего — через фМРТ, которая ловит всплески кровотока. Полезно, но грубовато: один «пиксель» такой картинки — это сотни тысяч нейронов, да еще и усредненные за пару секунд. Примерно как пытаться разобрать симфонию, слушая гул всего зала. Чтобы услышать отдельные «инструменты», нужны электроды прямо в нервной ткани. Но такая нейрохирургия — редчайшая и сложнейшая процедура, доступная лишь в особых случаях.

И вот команде Эвелины Федоренко из MIT как раз удалось провести такой уникальный эксперимент. Они наблюдали за мозгом шести пациентов, которые читали разные предложения. Еще в 2016 году стало ясно: некоторые группы нейронов активизируются по мере того, как растет количество слов в фразе. Но это было именно «предложением» — списки случайных слов или бессмыслица такой реакции не вызывали. Уже интересно, правда?

В новом исследовании ученые копнули глубже. Они не только пересмотрели старые записи электрической активности, но и получили данные от еще 16 пациентов. И картина заиграла новыми красками. Оказалось, нейроны работают в разных временных ритмах. Одни — как метроном: «тикают» на каждом новом слове, подскакивая и сразу затихая. Другие — копят впечатления: их активность плавно нарастает на протяжении нескольких слов, а потом сбрасывается. Третьи же и вовсе похожи на упрямцев, которые неуклонно усиливают сигнал на протяжении длинной цепочки речи.

Сравнив эту живую мозговую симфонию с предсказаниями компьютерной модели, исследователи выделили три четких паттерна. По сути, это три разных «окна восприятия»: однословное, четырехсловное и шестисловное. И что особенно ценно — для каждого такого ритмического ансамбля удалось определить его «прописку» в мозге.

Что это за окна? Ученые полагают, что в них — суть разных языковых задач. Короткое окно, скорее всего, занято распознаванием значения отдельных слов. А вот более протяженные, четырех- и шестисловные, уже собирают пазл из сочетаний, выстраивая смысл фразы и, возможно, контекст, отмечает MIT News.

«Впервые мы увидели, что внутри языковой сети царит не единообразие, а сложная гетерогенность», — пояснила профессор Федоренко.

Кстати, пока одни ученые слушают нейроны, другие учатся их восстанавливать. Коллеги из Германии выяснили, как заставить глиальные клетки — вспомогательные «кирпичики» мозга — превращаться в полноценные нейроны. Ключ к этому перепрограммированию лежит в области эпигенетических модификаций.