8.7. Электрофизиологические корреляты речевых процессов
Новый этап в изучении психофизиологии речевых процессов свя-зан с развитием электрофизиологических методов, в первую очередь, регистрацией активности отдельных нейронов, вызванных потенциа-лов и суммарной биоэлектрической активности.
НЕЙРОННЫЕ КОРРЕЛЯТЫ ВОСПРИЯТИЯ СЛОВ. Уникальные исследования импульсной активности нейронов человека при восприятии различных акустических стимулов: речевых и неречевых были проведены Н. П. Бехтеревой с сотрудниками (1985). При этом были выявлены некото-рые общие принципы акустического кодирования слова в структурах мозга, показано, что импульсная активность нейронных популяций, а также нейродинамические перестройки в различных звеньях системы восприятия закономерно связаны с акустическими характеристиками речевого стимула. В импульсной активности различных структур моз-га выделены нейрофизиологические корреляты фонетического кодиро-вания: при восприятии и воспроизведении как гласных, так и сог-ласных фонем пространственно-временная организация нейронных ан-самблей имеет специфический и устойчивый характер. Причем устой-чивость во времени наиболее выражена в кодировании гласных фонем и характерна для периода приблизительно 200 мс.
Показано также, что принцип фонемного кодирования преобла-дает при обучении и вербализации ответа, наряду с этим возможны варианты и более компактного “блокового” кодирования слогов и слов. Эта форма как более экономичная представляет еще один уро-вень кодирования и служит своеобразным мостом при семантическом объединении слов, различных по своим акустическим характеристи-кам. В задачах на смысловое обобщение и лингвистических тестах, содержащих как слова родного языка, так и неизвестные испытуемо-му слова иностранного языка, выявлены факты, позволяющие судить о нейрофизиологичских особенностях смыслового кодирования. Смысло-вые особенности находят свое отражение в различиях нейродинамики импульсных потоков для разных зон мозга, которые меняются в зави-симости от степени известности слова и его отношения к общему смысловому полю. Оказалось, что придание смыслового значения ра-нее неизвестному слову меняет нейрофизиологические показатели, а для слов общего семантического поля могут быть выделены общие нейрофизиологические признаки.
С помощью различных психофизиологических и нейрофизиологичес-ких методов осуществлялся поиск “эталона” слова, т.е. определен-ного паттерна взаимодействия импульсной активности между различ-ными зонами коры головного мозга, который характеризует восприя-тие того или иного слова. Такие эталоны (паттерны) были найдены, но для них характерна значительная межиндивидуальная изменчи-вость, которая, возможно, определяется индивидуальными особеннос-тями в смысловом кодировании слов. Применение ЭВМ позволило выя-вить развернутые и компрессированные (свернутые) формы аналогов “эталонов” слов в импульсной активности нейронных популяций. Бы-ло показано, что при анализе акустических, семантических и мотор-ных характеристик воспринимаемых и воспроизводимых слов имеет место специализации разных зон мозга для различных речевых опера-ций (Бехтерева и др. 1985).
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ БИОПОТЕНЦИАЛОВ. Нейрофизиоло-гическое обеспечение речевых функций изучалось и на уровне макро-потенциалов мозга, в частности, с помощью метода пространствен-ной синхронизации. Пространственная синхронизация отдельных учас-тков мозга рассматривается как нейрофизиологическая основа сис-темных взаимодействий, обеспечивающих речевую деятельность. Этот метод позволяет оценить динамику вовлечения различных зон коры в речевой процесс. Так, например, наиболее ранние периоды восприя-тия и узнавания слова связаны с перемещением зон активации: сна-чала наиболее активированы лобные, центральные и височные зоны левого полушария, а также задне- теменные и центральные области правого. Затем фокус активации перемещается в затылочные области, сохраняясь при этом в правых заднетеменных и передневисочных об-ластях. Процесс обработки слова, в основном, связан с активацией левых височных и частично правых височных зон коры. Подготовка к артикуляции и произнесение слова про себя сопровождается повышен-ной активацией передне-центральных областей, имеющих, по-видимо-му, решающее значение в обеспечении артикуляционного процесса.
ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ. Дополнительные возможности для изуче-ния мозговых механизмов речи открывает метод регистрации вызван-ных или событийно-связанных потенциалов. Например, при использо-вании в качестве зрительных стимулов эмоционально значимых и ней-тральных слов выявлены некоторые общие закономерности анализа вербальных раздражителей. Так при сравнении временных параметров позднего компонента Р300 на словесные стимулы было установлено, что скорость обработки информации в правом полушарии выше, чем в левом. Предполагается, что сначала в правом полушарии осущес-твляется зрительно-пространственный, досемантический анализ сло-весных раздражителей, т.е. образно говоря, прочитываются буквы без их понимания (см. 8.4.). Передача результатов в левое “рече-вое” полушарие представляет следующий этап в процессе восприятия словесных раздражителей - осмысление прочитанного. Таким образом механизм более быстрой обработки информации в правом полушарии по сравнению с левым обеспечивает последовательность и согласован-ность во времени этапов переработки словесной информации, кото-рая начинается в правом полушарии с анализа физических признаков отдельных букв и затем продолжается в левом, где осуществляется семантический анализ слова.
Волновая форма ВП существенно меняется в зависимости от смыс-лового значения слова. Так было установлено, что при восприятии одних и тех же слов, получающих разную интерпретацию в зависимос-ти от контекста (например, при сравнении слова “огонь” в выраже-ниях: “сидеть у огня” или “приготовились, огонь” ), конфигурация ВП оказывается разной, причем в левом полушарии эти различия вы-ражены значительно больше.
Особое место в ряду информационных колебаний занимает отрица-тельный компонент N 400 или N 4, который, начинаясь после 250 мс, достигает максимума в 400 мс. Функционально этот компонент рас-сматривается как показатель принятия лексического решения. При использовании в качестве стимулов предложений, в которых послед-нее слово рождало семантическое несоответствие или логическое на-рушение, это негативное колебание было тем больше, чем больше бы-ла степень рассогласования. Очевидно, волна N 4 отражает прерыва-ние обработки предложения в результате его неправильного заверше-ния и попытку заново пересмотреть информацию.
Это, однако, не единственная лингвистическая задача в элек-трофизиологических исследованиях, где был выявлен негативный ин-формационный компонент N 4. Подобный компонент был зафиксирован в задачах, когда надо было дифференцировать семантические классы, наборы слов или решать, относится ли данное слово к определенной семантической категории. Называние слов и картинок, принятие лек-сического решения, лексические суждения - все эти задачи сопро-вождаются появлением хорошо выраженного негативного колебания с латентным периодом приблизительно 400 мс. Есть также данные о том, что этот компонент регистрируется и в тех случаях, когда требуется оценить степень соответствия или рассогласования слов не только по семантическим, но и по физическим характеристикам. По-видимому, совокупность компонентов N 4 отражает процессы ана-лиза и оценки лингвистических стимулов в разных эксперимен-тальных задачах.
Таким образом с помощью электрофизиологических методов уста-новлен ряд общих закономерностей пространственно-временной орга-низации нейронных ансамблей и динамики биоэлектрической активнос-ти, сопровождающих восприятие, обработку и воспроизведение рече-вых сигналов у человека.