Щоб почути правильне слово серед навколишнього шуму, наш мозок використовує хитромудрий нейронний механізм.
Ми рідко задумуємося про це, але насправді у нашого слуху є одна дивовижна здатність - вміння розчути те, що потрібно, навіть якщо навколо дуже шумно.
Розмовляючи зі співрозмовником, наприклад, на вулиці, де все навколо наповнене звуками машин і чужою промовою, ми, тим не менш, розуміємо один одного, хоча слова, що ми говоримо, часто просто тонуть в навколишньому гамі. Все виглядає так, ніби наш слух - точніше, наш мозок - сам доповнює нерозчутані звуки. Очевидно, мозок використовує тут якийсь трюк, і в статті в Nature Communications дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско пояснюють, в чому цей трюк складається.
В експериментах Метью Леонарда (Matthew Leonard) і його колег брали участь п'ять хворих на епілепсію, яких повинні були хірургічним шляхом позбавити від захворювання і яким зробили попередню операцію на головному мозку, вжививши в нього електроди для того, щоб знайти хворі нейрони. До таких операцій часто підключаються нейробіологи, зайняті вирішенням фундаментальних завдань - тому у таких хворих (і з їх згоди, зрозуміло) можна живцем побачити роботу людського мозку. За розпізнавання мови у нас відповідає верхня скронева звивина кори, і у кожного прооперованого пацієнта на неї поставили цілу панель з 256 електродів, щоб в деталях розглянути процес «чуття нерозчутого».
Учасники експерименту слухали слово, в якому один звук затуляв шум, і те, що вдавалося розчути, можна було зрозуміти двояким способом (наприклад, якщо в слові «порода» випаде «р», то почуте можна буде зрозуміти і як «породу», і як «погоду»). Сигнали, які випускає верхня скронева звивина, можна співвіднести з різними звуками мови, тобто за її активністю можна зрозуміти, який саме звук дізнався мозок. Виявилося, що у випадку зі словами за типом «породи», в яких один зі звуків був закритий шумом, верхня скронева звивина «чула» зовсім не шум - вона уявляла собі на цьому місці один з рівноімовірних звуків.
Хоча чисте сприйняття звуку і його інтерпретація, по суті, різні завдання, в експерименті «літерна відповідь» виникав в звивині через десяті частки секунди після того, як до мозку доносився шум посеред слова. Точно такий же час, тобто буквально ті ж долі секунди, потрібно для того, щоб розрізнити чітко звучне слово (наприклад, слово «порода») і зрозуміти, що воно відрізняється від іншого, схожого на нього (тобто від «погоди»). Звідси автори роботи роблять висновок, що розпізнавання мовних звуків відбувається, що називається, в реальному часі, і що тут немає ніякого роздуму над правильним варіантом, яке могло б мати місце після того, як пропущений звук дійшов до «відділу інтерпретації».
Тобто все виглядає так, що верхня скронева звивина, чиє завдання - чути звуки мови, в сумнівних випадках німало не роздумує над тим, що вона почула, а просто підставляє пропущений звук. А якщо слово непросте, на зразок «погоди-породи», то звук виявиться або той, або інший, і, якщо слово стоїть саме по собі, то ми в кінцевому рахунку і почуємо або один варіант, або інший - тому що верхня скронева звивина випадковим чином вибере або одне, або інше.
Але слова-то зазвичай стоять не самі по собі, а в реченнях, так що про те, що саме ми чуємо, можна здогадатися по контексту. Якщо ми з кимось обговорюємо погоду, і співрозмовник вимовляє фразу «Сьогодні на дворі погана по... ода», де на місці багатоточчя у нас над вухом каркнула ворона, то ми все одно почуємо «погоду», а не «породу». Однак, коли учасникам експерименту пропонували послухати такі фрази, одночасно спостерігаючи за все тією ж верхньою скроневою звивиною, то виявилося, що звивина як і раніше інтерпретує шум по-різному, підставляючи на його місце то правильні звуки, то неправильні. Але тоді сама собою виникає думка, що вибір потрібного звуку залежить ще від чогось, ще від якогось центру контролю. Дійсно, дослідникам вдалося виявити якусь область ближче до переднього краю мозку, яка включалася приблизно за півсекунди до верхньої скроневої звивини і яка допомагала почути те слово, яке потрібно.
Отже, що ж відбувається, коли ми не можемо розібрати через шум пару-трійку гласних або згодних? По-перше, мовний аналізатор у верхній скроневій звивині, зчитуючи промову з навколишніх звуків, цілком здатний підставляти потрібні мовні звуки, не звертаючи уваги на перешкоди. Але якщо результат може виявитися двозначним, якщо потрібен аналіз контексту, то тоді підключається інша область кори, яка випереджає верхню скроневу звивину, проробляє щось на зразок «семантичного передбачення» і тим самим допомагає почути правильне звучання.
Як це відбувається, як здійснюється процедура «семантичного передбачення» з боку тієї самої «додаткової зони», автори роботи сподіваються з'ясувати у своїх майбутніх дослідженнях.