Человеческий мозг обрабатывает непрерывный поток речи с координацией, сравнимой с работой оживленной станции метро, где поезда прибывают, делают остановки и отправляются дальше, освобождая путь для следующих.
Наш мозг работает как метро: почему мы понимаем поток даже сложных слов
Ученые выяснили, что наш мозг обрабатывает речь, как диспетчер в метрополитене, направляя потоки слов по разным «веткам». Именно эта система позволяет нам понимать речь без задержек и перегрузок.
Freepik
Новое исследование, проведенное командой психологов и лингвистов из Нью-Йоркского университета (NYU) и опубликованное в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), показало, что способность понимать речь устроена по схожему принципу.
Когда мы слышим несколько слов одновременно, мозг не хаотично регистрирует их, а распределяет информационные потоки между различными зонами так, чтобы ни один из них не столкнулся с другим, обеспечивая точное и быстрое понимание даже сложного потока слов.
Ученые назвали этот механизм иерархическим динамическим кодированием. Суть его в том, что мозг переводит речь в смысл по строгой иерархии: сначала он распознает звуки, затем слоги, слова, грамматические конструкции и, наконец, их общее значение. Оказалось, что для этого мозг создает своего рода нейрологическую карту движения.
Разные области получают и перерабатывают информацию в строгой последовательности, перенаправляя ее так, чтобы поток шел плавно и без конфликтов. Этот процесс напоминает эстафету, где каждая «станция» принимает и передает «пассажиров» — фрагменты информации.
При этом обработка идет параллельно на всех уровнях: звуки меняются быстрее, а смысл слов — медленнее, и мозг умело балансирует эти скорости.
Чтобы проследить за этим процессом, исследователи использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ) — метод, который фиксирует мельчайшие изменения магнитных полей, вызванные электрической активностью нейронов.
В ходе экспериментов участники в течение двух часов слушали аудиокниги на английском языке, пока ученые наблюдали, как звуки, словоформы и значения слов буквально «путешествовали» по их мозгу.
Анализ показал, что звуковая информация сначала активировала слуховую кору, затем передавалась в области, отвечающие за грамматику, и только после этого — в зону смыслового анализа. Этот механизм объясняет, почему человек способен различать слова даже при плохом качестве звука или во время разговора нескольких людей одновременно.
«Полученные данные помогают понять, как мозг сохраняет ясность восприятия даже при большом объеме информации и избегает когнитивных перегрузок», — отметил один из авторов работы, профессор Алек Маранц.
Открытие NYU ставит под сомнение традиционные, более «жесткие» модели, которые представляли мозг как набор отдельных модулей с фиксированными функциями, например, изолированные зоны Брока и Вернике.
Результаты эксперимента показали, что границы между функциями условны, и одни и те же участки мозга могут участвовать в разных стадиях восприятия, если информация поступает в определенной временной последовательности. Это делает систему гибкой и устойчивой к помехам.
Понимание этого динамического принципа имеет важное практическое значение. Эти знания могут помочь в разработке новых методов диагностики и реабилитации при нарушениях речи, в частности при афазии — расстройстве, возникающем после инсульта или травм.
Если мозг способен гибко перераспределять функции, восстановление речи возможно не только через «поврежденные» зоны, но и за счет адаптации соседних участков.
Кроме того, этот подход может стать основой для методик обучения языкам, развивающих слуховую гибкость, а также для создания систем искусственного интеллекта, чье распознавание речи будет ближе к человеческому. Ученые предполагают, что подобным образом мозг может обрабатывать и другие сложные потоки информации, такие как музыка, визуальные сцены или язык жестов.