Анатомия речи и музыки - с точки зрения нейрофизиологии

Мы начали эти статьи на сайте с экскурса в эволюцию и рассказа о сделанной неандертальцами флейте (см. разд. «Исследование: Эволюция речи и музыки» в отдельной статье на сайте - просим пользоваться формой поиска выше).

То, что неандертальцы делали флейты, говорит не только о том, что они создавали музыку, но также о том, что они обладали способностью обрабатывать звуки музыки. В нашем мозге за музыкальные способности отвечает в основном область в правом полушарии, комплементарная речевому центру, который у большинства людей локализован в левом полушарии.

Неизвестно, когда возникли эти взаимодополняющие структуры мозга гоминид, вполне возможно, что они возникли одновременно. Мозг современного человека обладает развитыми речевыми и музыкальными способностями. Хотя об обработке речи и музыки на клеточном уровне известно немного, электрическая стимуляция и ангиографические исследования позволили получить важную информацию об отвечающих за их обработку областях коры. Мы поговорим об этих исследованиях позже, а сейчас остановимся на том, как мозг обрабатывает речь.

а) Обработка речи. По современной оценке, в мире люди говорят примерно на 5000 языков, а множество других языков исчезло в течение последнего тысячелетия. Исследователи задались вопросом, есть ли в мозге единая система понимания и воспроизведения любого языка, независимо от его структуры, или механизмы обработки разных языков, таких как английский и японский, различаются. Чтобы ответить на этот вопрос, следует проанализировать разные языки, чтобы понять, что может их объединять, несмотря на очевидные различия.

1. Единство языков. Иностранные языки часто кажутся невероятно сложными тем, кто на них не говорит. Даже их звуки могут казаться странными и трудновоспроизводимыми. Например, носителям английского языка некоторые языки, такие как японский, кажутся особенно мелодичными из-за малого количества консонантных звуков (несколько идущих подряд согласных звуков, без гласных между ними). Европейские языки, такие как немецкий или голландский, кажутся им более резкими из-за большого количества консонантных звуков.

Даже небольшие различия между родственными языками, такими как испанский, итальянский и французский, могут сильно затруднять обучение, в том числе у студентов, уже знающих один из этих языков. Тем не менее все эти различия поверхностные, какими бы очевидными они ни казались. На самом деле фундаментальная общность у всех человеческих языков гораздо сильнее любых различий.

Ноама Хомского (Noam Chomsky, 1965) считают первым лингвистом, который обратил внимание на сходство, а не на различия в структуре человеческих языков. В серии книг и статей, написанных более полувека назад, Хомский изложил теорию, которую впоследствии поддержали такие исследователи, как Стивен Пинкер (Steven Pinker, 1997). Исследователи утверждают, что все языки обладают структурной общностью, которая связана с определенными генетически детерминированными особенностями, и что общие языковые понятия составляют основу универсальной грамматики.

Люди, по-видимому, обладают врожденной способностью к изучению и использованию речи, такой же как способность к прямохождению.

Тогда, в 1960-х гг., идеи Хомского были восприняты скептически, однако позднее стало ясно, что способности человека к речи заложены в генах. Главным доказательством стала универсальность языка в человеческих популяциях. Все люди по всему миру используют тот или иной язык.

Сложность языка никак не связана с уровнем развития технологий в отдельно взятой культуре. Языки технологически неискушенных народов так же сложны и элегантны, как и языки постиндустриальных культур. Английский шекспировских времен не лучше и не хуже современного английского — он просто другой.

По мнению сторонников теории Хомского, еще одним доказательством генетической природы языковых способностей является то, что человек овладевает языком очень рано, по-видимому, не прилагая никаких усилий. Примерно к году все дети начинают произносить слова. К 18 месяцам они начинают их комбинировать, а к 3 годам уже имеют богатый словарный запас.

P.S. Словарный запас годовалого ребенка, объем которого составляет 5-10 слов, удваивается в течение следующих 6 месяцев, а к 36 месяцам расширяется до 1000 слов.

Наверное, самым удивительным в развитии речи является то, что детей никто специально не учит строить фразы, точно так же как никто не учит их ползать или ходить. Они просто делают это. В раннем возрасте дети не очень хорошо знакомы с грамматическими правилами. Взрослые очень редко обращают внимание на ошибки — предложения вроде «Она пошел в зоопарк». Тем не менее дети очень быстро осваивают язык. Они также овладевают речью в несколько этапов и в разных культурах эти этапы очень похожи.

Процесс овладения языком играет важную роль в теории врожденной способности к языку Хомского, однако это не значит, что на развитие речи не влияет пережитый опыт.

На элементарном уровне дети овладевают тем языком или языками, на которых говорят окружающие их люди. В англоязычной семье дети научаются говорить по-английски, а в японоязычной семье — по-японски. Они также схватывают языковую структуру, лексику и грамматику от окружающих их людей, несмотря на особенности речи говорящих. У детей критический для развития речи период начинается в возрасте 1 года и продолжается до 6 лет.

Если в этот период ребенок не будет слышать человеческую речь, его речевые навыки пострадают. Если ребенок осваивает два языка одновременно, в изучении обоих языков оказывается задействована часть центра Брока. Нейронные представительства двух языков перекрываются (Kim et al., 1997).

Универсальность языка и естественность его освоения говорят в пользу теории о генетической природе языковых способностей. Еще одно доказательство — присутствие многих базовых структурных элементов во всех языках. Конечно же, в каждом языке есть свои грамматические правила, определяющие порядок слов в предложении (синтаксис), падежи, позволяющие придавать слову разные значения, и т. д. Но существуют правила, которые применимы ко всем человеческим языкам. И первое правило состоит в том, что правила есть.

Например, все языки используют структурные элементы, которые мы называем субъектом, действием (глаголом) и объектом. Давайте рассмотрим предложение «Джейн съела яблоко». «Джейн» -субъект, «съела» — действие, а «яблоко» — объект. Синтаксис не определяется каким-либо универсальным правилом, скорее это отличительная особенность отдельно взятого языка. В английском языке (как правило) используется порядок слов «субъект-действие-объект», в японском — «субъект-объект-действие», в гэльском (шотландском) — «действие-субъект-объект». Однако во всех этих языках есть не только синтаксис, но и грамматика.

Наличие таких структурных универсалий во всех языках мира породило феномен креолизации — возникновения нового языка из рудиментарного, или гибридного языка. Один из примеров креолизации — это язык, который возник в Квинсленде (северо-восточная Австралия), где выходцы с островов Тихого океана, говорившие на разных языках, вместе работали на плантациях. Работники общались друг с другом на гибридном языке (пиджин), в котором помимо английских слов присутствовали заимствования из немецкого, малайского, португальского языка и австронезийских языков.

Этот, первоначально возникший из английского, гибридный язык превратился в ток-писин, который ныне является одним из трех официальных языков Папуа—Новой Гвинеи. На ток-писин говорят 6 млн человек, и этот язык постепенно вытесняет из региона другие языки. В гибридном языке присутствуют зачатки синтаксиса (порядок слов в предложении), но отсутствует грамматическая структура. Дети работников, создавших гибридный язык, росли под присмотром людей, которые говорили с ними только на пиджин. За одно поколение эти дети сумели создать креольский язык — полноценный язык, в котором присутствуют и синтаксис, и грамматика.

Очевидно, что пиджин, изобретенный взрослыми под давлением обстоятельств, не подходил для освоения детьми. Благодаря врожденным языковым способностям дети создали новый язык, который по своей базовой структуре походил на все прочие языки мира. По-видимому, языки, возникающие вследствие креолизации, эволюционируют похожим образом, даже если языки, из которых они образовались, различаются. Это возможно только благодаря врожденной биологической способности к освоению речи.

2. Локализация речевых зон в головном мозге. К середине XIX в. стало очевидно, что за речевую функцию отвечает не все левое полушарие, а только ряд специфических зон. Данные, позволяющие неврологам прийти к такому выводу, впервые были получены в начале XIX в. благодаря наблюдению за имевшими проблемы с речью пациентами с повреждениями лобных долей.

Позднее, в 1861 г., французский врач Поль Брока (Paul Broca) установил, что определенные речевые функции локализованы в левом полушарии. Основываясь на данных патологоанатомических исследований, Брока сделал вывод, что речевой центр находится в левой лобной доле, непосредственно перед центральной бороздой. Пациент, у которого была повреждена эта область, не мог говорить, несмотря на сохранный речевой аппарат и нормальное понимание речи. Открытие центра Брока было значимым событием, поскольку навело ученых на мысль о том, что правое и левое полушария могут иметь разные функции.

Другие неврологи того времени считали, что центр Брока — лишь одна из нескольких областей левого полушария, отвечающих за контроль речи. В частности, они считали, что речь может быть связана со слухом. Это удалось доказать Карлу Вернике (Karl Wernicke), наблюдавшему пациента, который испытывал сложности с пониманием речи из-за повреждения задней области левой височной доли (центра Вернике), которая изображена на рис. 1.

Рисунок 1. Нейробиология речи. А. Созданная Вернике модель распознавания речи предполагает сопоставление сохраненных звуковых образов слов с произносимыми словами в левой задней височной коре (обозначена красным). Б. Производство речи становится возможным благодаря дугообразному (аркуатному) пучку, который соединяет центр Вернике с центром Брока

Принцип 9. Мозговые функции одновременно локализованы и распределены в коре больших полушарий.

В отдельной статье на сайте (просим пользоваться формой поиска выше) приведено описание центра Вернике как речевой зоны (см. рис. ниже, А). Повреждение речевых зон приводит к различным формам афазии — неспособности понимать речь или к отсутствию речи, несмотря на нормальное понимание ее и сохранный речевой аппарат. Пациенты с афазией Вернике могут говорить, но у них наблюдается путаная бессмысленная речь, как будто бы они не понимают, что говорят. Напротив, пациенты с афазией Брока не могут говорить, несмотря на нормальное понимание речи и отсутствие физиологических особенностей.

Слуховая кора человека. А. Левое полушарие с развернутой латеральной (сильвиевой) бороздой, позволяющей увидеть спрятанную внутри поперечной височной извилины (извилины Гешля) первичную слуховую кору; рядом находится вторичная слуховая кора. На поперечном разрезе видно, что задняя речевая зона (центр Вернике) крупнее в левом полушарии, а извилина Гешля крупнее в правом. Б. На фронтальном разрезе головного мозга можно увидеть многофункциональную островковую долю (островок), спрятанную в глубине латеральной борозды

Карл Вернике предложил изображенную на рис. 1, А модель взаимодействия двух речевых зон левого полушария при производстве речи. Он предположил, что образы слов, кодируемые звуками, сохраняются в левой задней височной коре. Когда мы слышим слово, совпадающее с одним из таких звуковых образов, то узнаем его — таков вклад центра Вернике в понимание речи.

Чтобы дать нам возможность произнести слово, в игру должен вступить центр Брока, расположенный в левой лобной доле, — здесь сохранены двигательные программы произносимых слов. Информация поступает из центра Вернике в центр Брока через дугообразный (аркуатный) пучок -соединяющий две указанные области пучок нервных волокон. Как показано на рис. 1, Б, центр Брока контролирует артикуляцию слов речевым аппаратом.

Модель Вернике предложила простое объяснение присутствия в мозге двух основных речевых зон, а также описала вклад каждой из зон в управление речью. Однако данная модель была построена на основании данных патологоанатомических исследований пациентов с повреждениями мозга, которые часто затрагивали и другие зоны. Точная карта речевых зон левого полушария была создана только после того, как канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд (Wilder Penfield) завершил революционные исследования с использованием электрической стимуляции мозга, начатые в 1930-х гг.

3. Картирование слуховых и речевых зон с использованием электростимуляции мозга. Одно из открытий Пенфилда состояло в том, что центр Брока не является независимой зоной производства речи, а центр Вернике не является независимым центром понимания речи. Электрическая стимуляция любой из этих двух зон приводит к нарушению обоих процессов.

Пенфилд воспользовался возможностью для составления карты слуховых и речевых центров мозга, оперируя пациентов с эпилепсией, не поддающейся лечению противосудорожными препаратами. Основной целью операции было удаление очага судорожной активности без повреждения зон, отвечающих за речь или жизненно важные сенсорные и двигательные функции. Чтобы локализовать критические области, Пенфилд стимулировал поверхность мозга слабым электрическим током. Наблюдение за реакцией пациента на стимуляцию различных точек позволило Пенфилду создать функциональную карту коры больших полушарий.

Операцию под местной анестезией (обезболивают кожу, череп и твердую мозговую оболочку) обычно проводят два нейрохирурга; в это время в соседнем помещении невролог анализирует электроэнцефалограмму. Находящиеся в сознании пациенты описывают свои ощущения, и это позволяет составить подробную карту, отслеживая эффекты стимуляции специфических областей мозга. Пенфилд (его фото во время операции представлено на рис. 2, А) помещал крошечные ярлычки с номерами на те области поверхности мозга, стимуляция которых вызывала у пациента какие-либо ощущения или эффекты. Таким способом ему удалось получить карту коры больших полушарий, представленную на рис. 2, Б.

Рисунок 2. Функциональная карта коры больших полушарий. А. Операция по поводу эпилепсии, не поддающейся лечению противосудорожными препаратами. Находящийся в полном сознании пациент лежит на правом боку, чувствуя себя комфортно благодаря местной анестезии. Уайлдер Пенфилд стимулирует отдельные области коры открытого левого полушария пациента. На заднем плане невролог анализирует ЭЭГ для каждой стимулируемой области, помогая обнаружить эпилептический очаг. Анестезиолог (в положении сидя) наблюдает за реакциями пациента на стимуляцию корковых зон. Б. Рисунок наложен на фотографию открытого мозга пациента. Ярлычки с номерами располагаются в точках, которые Пенфилд стимулировал, чтобы получить карту коры мозга пациента. Стимуляция точек 26, 27 и 28 приводила к нарушениям речи. Точка 26, предположительно, находится в центре Брока, точка 27 — в отвечающей за управление мышцами лица двигательной области, а точка 28 — в центре Вернике

При стимуляции слуховой коры пациенты часто сообщали, что слышат звон, напоминающий звук дверного звонка, жужжание или звуки, похожие на птичье щебетание. Полученные Пенфилдом результаты согласуются с результатами более поздних исследований слуховой коры низших приматов. Эти исследования показали, что слуховая кора участвует в распознавании образов.

Кроме того, Пенфилд обнаружил, что при стимуляции области А1 пациенты слышали простые тона — звон и подобные ему звуки. При этом стимуляция соседней слуховой зоны (центра Вернике), скорее, обеспечивала некую интерпретацию звука — пациент считал, что жужжащий звук исходит от знакомого источника, например сверчка. Эффекты стимуляции слуховой коры левого и правого полушарий не различались — при электростимуляции мозга пациенты не слышали слова.

Однако в некоторых случаях стимуляция слуховой коры вызывала эффекты иного характера. Например, в результате стимуляции одной из зон пациент почувствовал, что утратил способность слышать, а стимуляция другой зоны привела к искажению слышимых в действительности звуков. Так, после стимуляции определенной области пациент воскликнул: «Вы говорите невнятно!»

Более всего Пенфилда интересовало влияние электростимуляции на речь, а не на обработку простых звуковых волн. Он, как и многие исследователи после него, использовал электростимуляцию для поиска корковых зон, отвечающих за производство и понимание речи. Две описанные классиками области — центр Брока и центр Вернике — лежат в левом полушарии головного мозга. В обоих полушариях мозга располагаются еще две основные речевые области — дорсальная область лобных долей и области двигательной и соматосенсорной коры, контролирующие движения мышц и ощущения в области лица, языка и горла.

Несмотря на то что эффекты стимуляции отдельных зон различаются, стимуляция любой из них приводит к тем или иным нарушениям речи.

Очевидно, что большая часть левого полушария отвечает за слух. На рисунке 3 изображены области, которые, согласно данным Пенфилда, тем или иным образом задействованы в обработке речи. Пенфилд производил картирование речевых зон коры больших полушарий двумя способами: сначала приводил к нарушению речи, а затем запускал речь. Повреждение любой речевой зоны вызывает определенную форму афазии.

- Нарушение речи. Пенфилд предположил, что электрический ток может способствовать нарушению речи за счет «короткого замыкания» в мозге. Чтобы проверить эту гипотезу, он стимулировал разные области коры в то время, когда пациент говорил. Нарушения речи принимали разную форму — пациенты могли говорить невнятно, путать слова или испытывать трудности с подбором верного слова. Такие формы афазии подробно описаны в разд. «Клинические аспекты: Дисфункция левого полушария головного мозга».

Электростимуляция дополнительной речевой зоны, расположенной на дорсальной поверхности лобной доли (изображена на рис. 3), может привести к исчезновению речи — такую реакцию Пенфилд назвал задержкой речи. Стимуляция других областей коры, расположенных на значительном расстоянии от речевых зон височных и лобных долей, никак не влияла на производство речи. Единственным исключением были двигательные зоны коры, которые контролировали лицевые движения (представлены на рис. 3). Это объяснимо, поскольку процесс произнесения слов предполагает движение мышц лица, языка и горла.

Рисунок 3. Корковые центры речи. На этой карте, созданной на основе данных исследований Пенфилда, представлены зоны левого полушария, прямая стимуляция которых приводит к нарушениям речи или вызывает вокализацию.

- Запуск речи. Второй способ, который Пенфилд применил при картировании речевых зон, предполагал стимуляцию коры в то время, когда пациент молчал. В этом случае основной целью было установить, может ли стимуляция заставить пациента издавать речеподобные звуки. Пенфилд не предполагал, что сможет вызвать связную речь; электрическая стимуляция коры головного мозга не является физиологически нормальным явлением, поэтому появление реальных слов или словосочетаний вряд ли возможно. Его ожидания полностью оправдались.

Стимуляция зон обоих полушарий (например, дополнительных речевых зон) заставляла пациента выкрикивать гласные, например «оооо» или «иии». Стимуляция связанных с мышцами лица двигательных и соматосенсорных зон приводила к появлению вокализаций, так или иначе связанных с движениями рта и языка. Стимуляция коры за пределами речевых зон не приводила к подобным эффектам.

4. Карта слуховой коры, полученная с использованием позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Для исследования метаболической активности клеток мозга, вовлеченных в такие процессы, как обработка речи, исследователи используют ПЭТ — метод нейровизуализации, позволяющий обнаружить изменения мозгового кровотока. Среди многочисленных исследований стимуляции слуховой коры с использованием ПЭТ можно выделить работы Роберта Заторре и его коллег (Robert Zatorre, 1992, 1996).

Группа ученых под руководством Заторре предположила, что простые слуховые стимулы, такие как внезапный шум, анализирует область А1, а более сложные слуховые стимулы, в том числе фрагменты речи, анализируют расположенные поблизости вторичные слуховые зоны.

Кроме того, исследователи предположили, что выполнение задания по распознаванию речевых звуков приводит к избирательной активации областей левого полушария. Они оказались правы. Рисунок 4, А демонстрирует повышение активности первичной слуховой коры в ответ на внезапный шум. Активацию вторичных слуховых зон обеспечивали фрагменты речи (рис. 4, Б и В).

Рисунок 4. Активация корковых зон при выполнении заданий по распознаванию речи. А. Пассивное слушание всплесков шума активирует первичную слуховую кору. Б. Слышимые слова активируют заднюю часть речевой зоны, в том числе центр Вернике. В. Выполнение задания на распознавание речевых фонем приводит к активации расположенной спереди области, в том числе центра Брока

Стимулы обоих типов вызывали ответ в обоих полушариях, однако активация зон левого полушария в ответ на речь была более выраженной. Полученные результаты говорят о том, что область А1 анализирует все входящие слуховые сигналы, как речевые, так и неречевые, а вторичные слуховые зоны отвечают за обработку более сложных сигналов, необходимую для анализа речи.

На рисунке 4, В видно, что выполнение задания по распознаванию речи привело к интересному результату — активации центра Брока в левом полушарии. Участие этой области лобной доли в анализе слуховых стимулов может показаться странным. В модели Вернике центр Брока обозначен как область, где происходит сохранение двигательных программ, необходимых для производства слов. Обычно этот центр не рассматривают как область распознавания звуков речи.

Это можно объяснить так: чтобы определить, что «g» в слове «bag» и «g» в слове «pig» — это один и тот же звук, слуховой стимул необходимо сопоставить с тем, как этот звук произносится, то есть сопоставить воспринимаемый речевой звук с требуемым для производства этого звука двигательным поведением.

Участие центра Брока в анализе речи удалось подтвердить исследователям, которые предлагали испытуемым определить, является стимул словом или нет (например, в парах "tid" и "tin", "gan" и "tan"). В исследовании данного типа произношение слова не имело особого значения, поэтому задействовать центр Брока не было необходимости. Нейровизуализация продемонстрировала отсутствие активности в центре Брока.

5. Клинические аспекты: Дисфункция левого полушария головного мозга. Сьюзан С., 25-летняя выпускница колледжа и мать двоих детей, страдала эпилепсией. Во время припадков, которые случались практически ежедневно, она на короткое время теряла сознание. Будучи без сознания, она часто совершала стереотипные движения, например раскачивалась взад-вперед.

Обычно контролировать такие судорожные припадки помогают лекарственные препараты, но в случае Сьюзан медикаментозное лечение оказалось неэффективным. Припадки разрушили ее жизнь — она не могла водить автомобиль и полноценно работать. Поэтому Сьюзан согласилась на удаление вызывавшего судороги участка мозговой ткани.

Операция прошла успешно. Сьюзан удалили часть левой височной доли, в том числе большую часть коры перед слуховыми зонами. Может показаться, что пациент лишается значительной части мозга, однако иссеченная ткань обычно бывает аномальной, поэтому негативные последствия операции обычно незначительны.

После операции Сьюзан несколько дней чувствовала себя хорошо. Внезапно у нее возникло необычное осложнение, которое привело к утрате оставшейся части левой височной доли, где расположены слуховая кора и центр Вернике. Объем утраченной мозговой ткани можно оценить, посмотрев на представленное ниже МРТ-изображение.

Послеоперационное МРТ-изображение мозга пациента, утратившего большую часть левого полушария

Сьюзан перестала понимать речь — откликалась только на свое имя. Она могла произнести только одну фразу: «Я тебя люблю». Кроме того, она не могла читать — была не в состоянии даже распознать свое имя.

Пытаясь найти способ общаться со Сьюзан, один из авторов этой книги попробовал петь ей детские песенки. Она сразу узнала их и даже смогла произнести слова песни. Исследователь обнаружил, что певческие навыки Сьюзан были в пределах нормы и что у нее был обширный песенный репертуар.

Оказалось, что Сьюзан не способна выучить новую песню и что она не понимает пропеваемые ей сообщения. Судя по всему, за хранение и контроль ее музыкального репертуара отвечали области мозга, не связанные с речевой деятельностью.

б) Обработка музыки. Пенфилд не изучал воздействие электростимуляции мозга на способность к анализу музыки, однако многие ученые исследовали механизмы обработки музыки у пациентов с повреждениями мозга. Результаты всех этих исследований подтверждают, что на обработке музыки в основном специализируется правое полушарие, точно так же как левое полушарие отвечает за большинство процессов обработки речи.

1. Зоны мозга, участвующие в обработке музыки. Случай знаменитого пациента, французского композитора Мориса Равеля (1875-1937) представляет собой яркий пример доминирования правого полушария при обработке музыки. «Болеро», безусловно, остается самым известным произведением Равеля. Когда композитор был на пике карьеры, из-за усугубившегося после сильного удара по голове, ранее не диагностированного дегенеративного заболевания головного мозга, за которым через несколько месяцев последовал левополушарный инсульт, у него развилась афазия.

При этом после инсульта многие музыкальные навыки сохранились, поскольку они были локализованы в правом полушарии. Композитор по-прежнему мог узнавать мелодии, слышать небольшие ошибки в музыке, которую слушал, и даже проверять строй фортепиано. Его восприятие музыки в основном было нормальным.

Однако навыки, связанные с созданием музыки, пострадали. Равель больше не мог читать ноты, играть на фортепиано или сочинять музыку. Такое нарушение связи между восприятием и созданием музыки можно сравнить с нарушением связи между пониманием и производством речи. По-видимому, левое полушарие играет некую роль в обработке музыки, особенно в процессах ее создания.

Чтобы больше узнать о том, как мозг обеспечивает восприятие музыки, Заторре и его коллеги (1994) провели исследование с использованием ПЭТ. Когда испытуемые слышали простой шум, у них происходила активация поперечной височной извилины (извилины Гешля) (рис. 5, А), однако при прослушивании мелодии наиболее выраженная активность наблюдалась в слуховой коре правого полушария, расположенной спереди от поперечной височной извилины (рис. 5, Б). Небольшая активность также была выявлена в той же области левого полушария (не представлена на рисунке).

Рисунок 5. Активация корковых зон при выполнении связанных с музыкой заданий. А. Пассивное слушание всплесков шума активирует поперечную височную извилину. Б. Прослушивание мелодии активирует вторичную слуховую кору. В. Сравнение двух нот каждой мелодии по высоте активирует область правой лобной доли

В другом исследовании участники слушали одни и те же мелодии. Исследователи просили их ответить на вопрос, была ли вторая нота выше или ниже первой. Во время выполнения этого задания, в котором должна была быть задействована кратковременная память, у испытуемых наблюдали усиление кровотока в правой лобной доле (рис. 5, В). Как и в случае с речью, когда необходимо задействовать кратковременную память, лобная доля также принимает участие в анализе слуховых стимулов.

У людей, чьи музыкальные способности выше или ниже средних, наблюдаются различия в строении лобной доли головного мозга — об этом можно прочитать в разд. «Исследование 10-6: Мозг и музыка».

Как уже было сказано выше, способность к языку является врожденной. Сандра Трегуб с коллегами (Sandra Trehub, 1999) продемонстрировали, что музыкальные способности также могут быть врожденными — такую гипотезу мы выдвинули в начале этой главы. Трегуб обнаружила, что младенцы отдавали предпочтение гаммам, а не случайным нотам. Как и взрослые, дети хорошо распознают музыкальные ошибки, видимо, из-за того, что они настроены на восприятие ритмов. Таким образом, похоже, что мозг с рождения подготовлен к слушанию музыки и речи. По-видимому, он избирательно подходит к анализу таких слуховых сигналов.

2. Музыка как лекарство. Способность музыки воздействовать на мозг позволила использовать ее для лечения мозговых дисфункций. Получить убедительные доказательства ее эффективности позволили исследования двигательных расстройств, таких как инсульт и болезнь Паркинсона (Johansson, 2012). Прослушивание ритмов активирует моторную и премоторную кору, способствуя улучшению походки и повышая эффективность упражнений для рук после инсульта.

По имеющимся литературным данным, занятия музыкой также значительно улучшают способность различать звуки речи и отличать речь от фонового шума у пациентов с афазией.

P.S. Пациенты с болезнью Паркинсона танцуют степ под ритмичную музыку, чтобы улучшить походку и скорость ходьбы.

Музыкотерапия может эффективно дополнять более традиционные способы лечения, особенно при аффективных расстройствах, в том числе при депрессии и повреждениях мозга. Она может оказаться эффективной при лечении инсульта и черепно-мозговых травм, частым осложнением которых становится депрессия. Музыкотерапия оказывает положительное воздействие на взрослых и детей после серьезных операций, уменьшая боль и способствуя уменьшению количества применяемых обезболивающих препаратов (Sunitha Suresh et al., 2015).

Возможно, однажды ученые примут решение провести исследования областей мозга, на которые воздействует музыкотерапия, с использованием неинвазивных методов нейровизуализации.

3. Исследование: Мозг и музыка. Люди, не занимающиеся музыкой профессионально, любят музыку и обладают музыкальными способностями. Спектр способностей музыкантов огромен: например, у кого-то из них есть абсолютный слух, а у кого-то нет. Примерно у 4% людей в популяции вообще отсутствует музыкальный слух. Их проблема, называемая амузией (неспособность различать отдельные ноты), остается с ними на всю жизнь.

Роберт Заторре и его коллеги (Bermudez et al., 2009; Hyde et al., 2007) использовали MPT, чтобы выявить различия в мозге музыкантов, обычных людей и людей с амузией. MPT-изображения левого и правого полушарий показали, что кора в дорсолатеральной части лобной области и в верхней части височной области у музыкантов была толще, чем у людей, далеких от музыки. Любопытно, что у музыкантов с абсолютным слухом кора в задней части дорсолатеральной поверхности лобной доли была тоньше. Видимо, для некоторых навыков более тонкая кора подходит лучше.

В отличие от обычных людей и людей с амузией у музыкантов более толстая кора (области, обозначенные зеленым, желтым и красным) улучшает их музыкальные способности.

По сравнению с обычными людьми, у музыкантов, имеющих более толстую кору, должны присутствовать более развитые нейронные сети в связанной с музыкой лобно-височной системе правого полушария. Однако кора толще обычной может быть как преимуществом, так и проблемой.

Исследование мозга людей с амузией выявило утолщение коры правой лобной доли и областей слуховой коры в правом полушарии. Определенное нарушение миграции нейронов в процессе развития мозга, по-видимому, привело к избытку нейронов в отвечающей за обработку музыки правой лобно-височной области, вызвав проблемы с распознаванием музыки.

в) Закрепление изученного. Прежде чем продолжить, проверьте себя.
1. Слуховая система человека содержит расположенные в разных полушариях зоны восприятия звуков: слева находится зона _______ , а справа — зона _______ .
2. Три области лобных долей, которые участвуют в производстве речи, это _______ , _______ и _______ .
3. _______ распознает речевые фрагменты и слова, а также обеспечивает сохранение их образов.
4. _______ сопоставляет речевые звуки с двигательными программами, позволяющими их произнести.
5. Спектр музыкальных способностей включает как людей с _______ , так и людей с _______ .
6. Каковы доказательства врожденной способности к языку?

г) Ответы на вопросы для самоконтроля:
1. Обработка речи; обработка музыки.
2. В любом порядке: центр Брока; центр Вернике; моторная область, отвечающая за движение лица.
3. Центр Вернике.
4. Центр Брока.
5. Абсолютным слухом; амузией или отсутствием музыкального слуха.
6. Существует три доказательства: врожденная (биологическая) способность к речи, универсальность языка и естественность его освоения в детстве, наличие синтаксиса во всех существующих языках.

- Читать далее "Звуковое общение животных - с точки зрения нейрофизиологии"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 15.9.2023