Ученые узнали как мозг распознает звуки речи

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско опубликовали результаты  своего нового исследования в журнале «Science». В частности, в статье говорится, что движение губ, при произношении звука оставляет «акустический след», которому мозг следует в дальнейшем. Не секрет, что звуки интерпретируются в височной доле головного мозга, в так называемой «области Верника». Но о конкретных механизмах обработки речи мозгом известно мало. Для изучения этого явления в Калифорнийском университете городе Сан-Франциско, исследователи разместили записывающие датчики непосредственно на поверхности мозга у шести пациентов. Это позволило им быстро захватить малейшие колебания в головном мозге.

Это было одно из самых передовых исследований интерпретации речи. Предыдущие эксперименты смогли лишь проанализировать нервные реакции с небольшим количеством естественной или синтезированной речи. Благодаря развитию технологий, в этой работе ученые смогли использовать все виды звуков английского языка, несколько раз. Экспериментаторы собрали данные пациентов, которые прослушали полтысячи уникальных английских фраз, записанных 400 разными людьми. Целью было увидеть, каким образом мозг пациентов реагирует на «фонемы». Фонемами являются отдельные звуковые сегменты, которые составляют язык — исследователи дают пример звука [b] в слове «boy». Вместо этого, ученые заметили, что мозг «настроен» на еще более простые функции языка, это то, что лингвисты называют «аллофонами». Аллофонами являются отличительными «акустическими сигнатурами», которые человеческое тело производит, при движении губ, языка  или голосовых связок.

Одним из типов аллофонов являются «взрывные». Такой «взрыв» возникает для производства определенного звука речи, когда говорящий должен использовать губы или язык, чтобы препятствовать потоку воздуха, который поступает из легких, вызывая краткий всплеск воздуха. Примерами взрывных являются согласные п, т, к, б и д. Другой тип аллофонов это «щелевые» — это звуки, которые частично препятствую прохождению звука, который вызывает трение в речевом аппарате. С, З и В являются примерами фрикативных. Анализируя данные пациентов, исследователи увидели, что височная доля мозга пациентов «активизируется», как только они слышат различные звуки речи. Ученые обнаружили, что мозг распознает «турбулентность», создаваемую фрикативными или взрывными, а не отдельные фонемы.

Исследователи сравнивают эту систему для интерпретации «формирования» звуков с тем, как мозг распознает визуальные объекты, используя края и формы. Зрительная система позволяет идентифицировать известные объекты, независимо от точки зрения, с которой мы их на них смотрим, поэтому исследователи считают возможным то, что аналогичный алгоритм применяется для понимания звука. Старший автор исследования, доктор Эдвард Ф. Чанг, говорит: «Это сочетание ответов, которое дает нам более высокое видение фонемы как полного объекта. Изучая различные звуки речи, мы обнаружили, что мозг имеет систематическую организацию для основных звуковых единиц, что-то вроде периодической системы химических элементов».

Команда  надеется, что их выводы будут способствовать лучшему пониманию расстройств восприятия. Например, при расстройствах чтения, печатные слова неточно соотносятся со звуками речи. «Это очень интригующий взгляд на обработку речи, — говорит Чанг, — были определены области мозга в которых обрабатывается речь, но никто на самом деле никто не знал, как эта обработка производится».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *