Мозг и его потребности 2.0. От питания до признания - Вячеслав Дубынин

Но для того, чтобы подражание попадало в цель, чтобы генерировался примерно такой же звук, который птица услышала, без больших полушарий мозга не обойтись. Соответственно, есть высшие слуховые центры, которые детально анализируют сигнал, и высшие центры вокализации, обеспечивающие тонкое управление дыханием и мышцами гортани. Птенцы многократно пробуют, перебирают варианты вокализаций, чтобы песня, которая получается «на выходе», соответствовала эталону. То есть собственная песня в высших центрах вокализации сравнивается с идеалом, сохранившимся в памяти. Поэтому на первом этапе важно, чтобы у птенца эталон периодически обновлялся, чтобы папа подавал правильный пример. Потом, когда идеальная песня уже хорошо «записана», взрослеющему птенцу можно оперировать только памятью и уже с ней сравнивать свою песенку. Именно в больших полушариях находятся зеркальные нейроны, которые сопоставляют репертуар, хранящийся в памяти молодого самца, с тем, что у него вышло здесь и сейчас. Таким образом, исследования, проводимые на птицах, позволяют обнаружить и вполне наглядно изучать на более простом уровне принципы работы гораздо более сложного мозга человека.

Переходим к нервной системе Homo sapiens. Очевидно, что у нас тоже имеются врожденные рефлекторные дуги, которые обеспечивают описанные выше процессы. Когда мы слышим звуковой сигнал, он попадает в первичный центр слуховой обработки, находящийся в продолговатом мозге и мосту. Тут же расположены ядра черепных нервов, управляющие голосовыми связками, дыханием, движением языка, нижней челюсти, и здесь же возникает вокализация. На самом примитивном уровне человек вполне может обойтись этим комплексом рефлексов. Он наблюдается у хором плачущих в роддоме младенцев (см. рис. 7.2, внизу, сплошные стрелки).

Рис. 7.2. Вверху представлены рисунки мозга птицы не поющей (слева) и поющей (справа). Показано, как много областей активируется в ходе пения и использования принципа «эталона» (обозначения: nXIIts, Ram, rV RG, DM – стволовые структуры, обеспечивающие управление гортанью и дыханием; Field L – слуховая зона больших полушарий; HVC – высший вокальный центр, который через RA управляет пением; NIF, DLM, зона X, mEN и lMAN – области, имеющие отношение к обучению «по эталону», их повреждение нарушает формирование пения у молодой птицы и не влияет на пение зрелого самца). Внизу: диаграмма зон мозга человека, участвующих в звукоподражании и вокализации

Но, конечно, для полноценной голосовой реакции к процессу должна подключиться двигательная кора. То есть звуковой сигнал сначала должен уйти в слуховую кору, находящуюся в височной доле больших полушарий, а из нее – в двигательную кору, расположенную в задней части лобной доли. Тогда двигательная кора, восприняв определенный паттерн звука, передаст сигнал на центры, непосредственно управляющие дыханием и голосовыми связками, и мы попытаемся воспроизвести звук (см. рис. 7.2, внизу, пунктирные стрелки).

Для людей звукоподражание является характерным в высокой степени. Понаблюдайте за группой детей на площадке во дворе, и чем меньше будет их возраст, тем лучше. На улице относительно тихо, детвора возится в песочнице. И вдруг где-то за забором громко замяукала кошка. И вот уже вся группа мяукает! Детям интересно воспроизвести этот забавный звук. Новый, необычный слуховой образ тут же становится элементом игры, и звукоподражание – эхолалия – возникает практически мгновенно.

Любой легко поймает себя на реакции звукоподражания. У нас очень быстро включается механизм «Звучи, как сосед, почему бы нет!». Футбольные болельщики и любители хорового пения у костра с особым рвением это подтверждают. Как правило, одной моторной коры тут уже не хватает. И когда надо повторить целую фразу или длинное сложное слово (например, «престидижитация»), слуховой сигнал перебрасывается в зону Брока – нижний задний угол лобной доли. Здесь находятся нейроны, которые отвечают не просто за отдельные фонемы, но за сборку фонем в словах. Зона Брока – место хранения двигательных программ, специфически связанных с речью. Она способна сама управлять моторной корой, от нее идут сигналы в поле 4. Получается, что для произнесения длинного сложного слова надо в определенной последовательности совершить несколько более простых речевых реакций.

Помогает этому процессу зона Вернике, отвечающая за узнавание слов. Чтобы не просто повторить то, что мы только что услышали, а наполнить слово смыслом, сначала надо это слово опознать и расшифровать, это и делает зона Вернике. Дальше дополнительные сигналы от этой области могут уходить к зоне Брока, что очень важно для нас, Homo sapiens (см. рис. 7.2, внизу, прерывистые стрелки).

Плюс к сказанному, если вы только что превзошли себя и бегло повторили «престидижитация», вы это слово, следовательно, запомнили. Ну, может, и не вы, но ваш гиппокамп, скорее всего, сделал это. И если удалось удачно это слово проговорить, поясная извилина сгенерирует положительные эмоции: «Вот какие все молодцы! Хорошо зафиксировали и правильно повторили! Гении!». А если вы сбились на третьем слоге, она же выразит свое «фи» в виде отрицательных эмоций. Перечисленные только что центры, сравнивающие полученный результат с ожидаемым, задействованы при выполнении самых разных программ в самых разных системах. И конечно, при звукоподражании не обойтись без гиппокампа и поясной извилины (см. рис. 7.2, внизу, стрелки с обратными связями).

Помогает имитации, копированию слов и зрительная информация. Если слово очень сложное, мы внимательно следим за выражением лица говорящего, движениями его губ, дыханием, пытаясь поточнее воспроизвести звуки за счет визуального восприятия. Если надо повторить слово, например, из кхмерского или бушменского языка, никакая зона Брока в одиночку не справится: в этих языках есть фонемы, которые произносятся на вдохе!

Зеркальные нейроны и процесс обучения нейросетей

Итак, что же такое зеркальные нейроны?

Зеркальный нейрон – это клетка, которая активируется как при выполнении определенного действия, поведенческой программы, так и при наблюдении за выполнением аналогичного действия кем-то другим.

То есть зеркальные нейроны встроены не только в двигательные нейросети, но также имеют входы, ориентированные на внешние сенсорные потоки, поступающие в мозг сигналы, слуховые и зрительные раздражители. В случае птиц это может быть как чужая, так и своя песня. У зеркального нейрона обезьяны или человека на выходе происходит передача сигналов к исполнительным нейронам премоторной и моторной коры. Входы и выходы зеркального нейрона могут быть врожденно заданы, но чаще формируются в результате обучения нейросетей и мозга в целом.

Работ на зеркальных нейронах человека пока единицы. Как пример – статья Роя Мукомела и Исака Фрайда (Roy Mukamel, Itzhak Fried) с соавторами, опубликованная в 2010 году. Одна и та же реакция может возникать, когда сама обезьяна захотела взять изюм с тарелки и когда увидела, как сосед его берет. И если раньше потянуться за сухофруктом она не осмеливалась, то, посмотрев несколько раз, как более решительный сосед это делает, вполне может тоже запустить подобную программу, а заодно и лапу в тарелку. То есть за счет «зеркального» механизма можно