В начале было слово

Не так давно, используя самые топовые и передовые методы регистрации активности мозга, учёные из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) провели исследование, демонстрирующее, как сообща в человеческом мозге работают нейроны, позволяя людям думать о том, какие именно слова те хотят произнести, а уже затем произносить их с помощью речи вслух. 

В общем и целом результаты данного исследования дают подробнейший рисунок того, как именно звуки речи, такие, например, как согласные и гласные, репрезентируются в мозге ещё задолго до того, как мы их произнесём. А ещё то, как они соединяются в одно целое в процессе выработки языка.
Данная работа, которая была опубликована в журнале Nature, раскрывает перед нами инфу о нейронах мозга, обеспечивающих выработку речи, способных привести к улучшению понимания многих аспектов и даже лечению речевых расстройств.

«Хотя говорить обычно кажется лёгким делом, наш мозг выполняет множество сложных когнитивных шагов при создании естественной речи, включая придумывание слов, которые мы хотим произнести, планирование артикуляционных движений и создание предполагаемых вокализаций», – передаёт доктор медицинских наук, адъюнкт-профессор нейрохирургии в MGH и Гарвардской медицинской школе, старший автор исследования Зив Уильямс.

Однако ясно, конечно, пока не всё 

«Наш мозг выполняет эти действия на удивление быстро – около трёх слов в секунду в естественной речи – с удивительно небольшим количеством ошибок. Однако как именно мы достигаем этого, остаётся загадкой».
Когда учёные использовали новаторскую технологию под названием Neuropixels probes для регистрации активности отдельных нейронов в префронтальной коре лобной области человеческого мозга, Зив Уильямс вместе с коллегами идентифицировали клетки, участвующие в выработке речи и способные лежать в основе возможности говорить. Также они обнаружили, что в мозге существуют отдельные группы нейронов, отвечающие за говорение и слушание.

Удивительное – рядом! 

«Впервые использование зондов Neuropixels у людей было начато ещё в MGH. Эти зонды замечательные – они меньше толщины человеческого волоса, но у них также есть сотни каналов, которые способны одновременно регистрировать активность десятков или даже сотен отдельных нейронов», – продолжает Уильямс, трудившийся над разработкой данных методов записи совместно с Сидни Кэшем, доктором медицинских наук, профессором неврологии в MGH и Гарвардской медицинской школе, который тоже помогал руководить исследованием.
«Таким образом, использование этих зондов может предложить беспрецедентно новое понимание того, как коллективно действуют нейроны человека и как они работают вместе для создания сложных форм человеческого поведения, таких как язык».

Мудрость Всевышнего поистине неизмерима!Что ещё показало данное исследование? 

Например, то, как нейроны в нашем мозге представляют некоторые из самых основных элементов и участвуют в построении произносимых нами слов – от самых примитивных звуков речи, называемых фонемами, до их сборки в более сложные цепочки, такие, например, как слоги.
К примеру, согласная «д», которая образуется у нас при прикосновении языка к твёрдому нёбу (за зубами), бывает необходима для образования слова «собака».
Таким образом, регистрируя отдельные нейроны, учёные обнаружили, что определённые нейроны становятся активными ещё до того, как конкретная фонема произносится вслух. Другие же нейроны отражали более сложные аспекты построения слов, такие, например, как специфическая сборка фонем непосредственно в слоги.

С помощью данной технологии исследователи показали миру, что можно достоверно определять звуки речи ещё до того, как люди произнесут их вслух. 
Простыми словами: учёные могут предсказать, например, какая комбинация согласных и гласных будет произведена до того, как те или иные слова будут произнесены на самом деле. Вообще, эту способность можно было бы, например, использовать для создания искусственных протезов или интерфейсов так называемых «мозг-машин», способных воспроизводить синтетическую речь, что в значительной степени могло бы принести пользу огромному количеству пациентов.

«Нарушения в речи и языковых сетях наблюдаются при самых разнообразных неврологических расстройствах, включая инсульт, черепно-мозговую травму, опухоли, нейродегенеративные расстройства, нарушения развития нервной системы и многое другое», – говорит Арджун Ханна, являющийся соавтором данного исследования.

«Мы надеемся, что лучшее понимание основных нейронных схем, которые обеспечивают речь и языковой аппарат, проложит путь к разработке методов лечения этих расстройств».

В дальнейшем исследователи надеются значительно расширить свою работу, изучая при этом всё более сложные языковые процессы, которые позволили бы им исследовать вопросы, связанные с тем, как люди вообще выбирают слова, которые они намереваются произнести, и как в дальнейшем мозг собирает слова в предложения, которые передают мысли и чувства человека другим. 
 

Камаль Магомедов