Для возникновения звукоподражания нужно, чтобы слуховой сигнал пришел сначала в продолговатый мозг и мост, где располагаются центры первичного восприятия звука. В продолговатом мозге и мосту также находятся центры, связанные с дыханием, движением языка, сокращением голосовых связок. В принципе простейшее звукоподражание можно сгенерировать уже на уровне стволовых структур, замыкая врожденные рефлекторные дуги.
Если вы когда-нибудь наблюдали за волнистыми попугайчиками, то, наверное, замечали, как они имитируют слуховой стимул. Достаточно просто издать какой-нибудь резкий звук, например стукнуть чайной ложечкой о чашку, и птичка тут же чирикает в ответ. У попугайчика такая реакция возникает почти мгновенно, и здесь задействованы только стволовые структуры.
Но для того, чтобы подражание попадало в цель, чтобы генерировался примерно такой же звук, который птица (например, попугайчик) 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 эталоном песни, который сохранился в памяти. Поэтому на первом этапе важно, чтобы у птенца эталон периодически подновлялся, чтобы папа подавал правильный пример. Потом, когда эталонная песня уже хорошо «записана», взрослеющему птенцу можно оперировать только памятью и с ней сравнивать свою песенку. Именно в больших полушариях находятся зеркальные нейроны, которые сопоставляют песню, хранящуюся в памяти молодого самца, с той, что у него вышла 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.
Звукоподражание у человека
Переходим к нервной системе Homo sapiens. Очевидно, что у нас тоже имеются врожденные рефлекторные дуги, обеспечивающие 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 возникает вокализация. На самом простом уровне человек может обойтись этим комплексом рефлексов, который можно наблюдать у хором плачущих в роддоме младенцев (см. рис. 7.2 внизу, сплошные стрелки).
Рис. 7.2. Вверху представлены рисунки мозга птицы непоющей (слева) и поющей (справа). Показано, как много областей активируется в ходе пения и использования принципа «эталона» (обозначения: nXIIts, Ram, rVRG, 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, mMAN 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, голосовыми связками, и мы попытаемся воспроизвести звук (см. рис. 7.2 внизу, пунктирные стрелки).
Для людей звукоподражание является характерным в очень высокой степени. Понаблюдаем за группой детей (чем меньше возраст, тем лучше), гуляющей на детской площадке. Вокруг относительно тихо, 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 из нас на реакции звукоподражания может поймать себя тысячу раз. У нас очень быстро включается: «Звучи, как сосед, почему бы нет!» Футбольные болельщики и любители хорового пения у костра с особым рвением это подтверждают. Как правило, только 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 слова надо в определенной последовательности совершить несколько более простых речевых реакций.
Помогает этому процессу зона Вернике, которая отвечает за узнавание слов. Чтобы не просто повторить слово, которое мы только что услышали, а наполнить его смыслом, сначала надо данное слово опознать и расшифровать, а это 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 повторили определенное слово, вы его, следовательно, запомнили. Точнее, ваш гиппокамп, скорее всего, сделал это. И если удалось слово удачно проговорить, поясная извилина генерирует положительные эмоции: «Вот какие все молодцы! Хорошо зафиксировали и хорошо повторили!» А если вы сбились и сказали неправильно, поясная извилина 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.
