31.01.2014

Как мозг классифицирует звуки речи

Специальные зоны в речевых центрах отслеживают общие характеристики у звуков, сходных по акустике и произношению, благодаря чему мы распознаём их вне зависимости от особенностей дикции говорящего.

Мы можем узнать звуки речи независимо от того, кто и как их говорит: громко, тихо, растягивая слова или, наоборот, торопливо. «Б» мы услышим как «б», а «п» как «п» при любой дикции (разумеется, особо клинические случаи не в счёт). Отсюда можно сделать вывод, что в нашем мозге, вероятно, есть особая система, которая различает такие элементарные речевые единицы. Осталось только эту систему найти.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) воспользовались случаем и провели соответствующие эксперименты с шестью пациентами, которые ожидали операцию на мозге в связи с эпилепсией. (Кажется, эпилептикам грозит звание «рабочих лошадок биологии» — по аналогии с дрозофилами, рыбками Danio rerio и проч., да простят нам читатели столь неполиткорректное сравнение.) Во время предоперационной подготовки в мозг испытуемым вводили имплантат с электродами, чтобы следить за активностью нейронов речевого анализатора. Затем пациентам давали прослушать 500 предложений в исполнении 400 людей, так что человек мог услышать полный набор звуков американского английского.

Когда Эдвард Чанг (Edward F. Chang) и его коллеги сравнили звуки речи с сигналами мозга, они обнаружили, что одинаковые акустические характеристики вызывают одинаковый нейронный ответ в зоне Вернике, одной из речевых зон мозга. Например, среди согласных есть так называемые взрывные, которые характеризуются одинаковой манерой произношения и обладают рядом общих звуковых черт. Вот именно такие общие характеристики, объединяющие согласные — взрывные, фрикативные или сонорные, — и регистрировали нейроны зоны Вернике. Благодаря этому умению мозга различать систематические признаки звуков речи мы можем узнать звук «б» независимо от особенностей дикции говорящего.

Разумеется, мозг способен различать и отдельно взятые звуки, но в данном случае речь идёт о нейронных кластерах, которые сильнее реагируют именно на классовые признаки речевых звуков и не обращают внимания на индивидуальные отличия «б» от «д». Похожая вещь есть и у обезьян, так что те, кто занимается проблемой возникновения речи, получили новую пищу для размышлений. С практической же точки зрения эти данные, возможно, помогут в лечении речевых расстройств.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru