Речевые нейроны распределили по звукам

Почему нам так трудно произносить скороговорки — всевозможные «Карл у Клары…», «На дворе трава…» и пр.? Логично было бы предположить, что мы путаемся в языке, потому что в мозгу путаются какие-то нейронные процессы, но какие? Бóльшая часть информации о том, как мозг контролирует речь, получена либо от людей с мозговыми повреждениями, либо с помощью неинвазивных методов. Эти сведения не слишком детальны, то есть не позволяют ответить на вопрос, какой нейрон и когда именно включается в тот или иной речевой акт.

Исследователям из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) в этом смысле повезло: они сумели собрать информацию о работе речевых нейронов в миллисекундном и миллиметровом масштабе. Можно сказать, что им помогла эпилепсия: учёные работали с тремя больными, которым в мозг были вживлены электроды (стандартная процедура для тех, кому предстоит хирургическая операция по удалению эпилептических нейронов). В результате на руках у исследователей оказался огромный массив данных по активности нейронов в момент произнесения человеком тех или иных звуков английского языка.

Первым делом авторы в своей статье в Nature обращают внимание на то, что конфигурации нейронов, работающих на согласных звуках, отличаются от конфигурации нейронов, действующих на гласных, — даже если при этом задействованы одни и те же мышцы языка, щёк и т. п. Между согласными и гласными есть характерные сходства, и это позволяет понять, почему мы можем спутать [т] и [д], но почти никогда не произносим гласный вместо согласного.

Кроме того, оказалось, что мозг координирует артикуляцию не по звуку, который должен в итоге получиться, а по движению мышц. То есть образец для сравнения — не звучащее слово, а набор движений языка, голосовых связок, губ и щёк. Исследователям удалось выявить несколько блоков нейронной активности: те, что контролируют звуки на кончике языка (например, [с]), отвечающие за звуки с задней поверхности языка ([г]) и те, что имеют отношение к губным (например, [м]). Нейронная активность для чистых гласных звуков разделилась на две части: та, которая нужна для округления губ («о»), и необходимая для звуков вроде «а», где губы округлять не нужно.

Если два звука рождаются при примерно одинаковой мышечной работе, то можно понять, почему мы иногда сбиваемся с одного на другой, как это бывает в скороговорках: мозг ориентируется не на итоговый звук, а на работу языка.

В будущем, надеются авторы работы, эти сведения помогут в терапии речевых расстройств, от лёгких дефектов речи до немоты.

Подготовлено по материалам Nature News.