Введение. Синтагматическое членение относится к фонетическим механиз-мам, реализующимся на уровне фразы, то есть просодическим ха-рактеристикам речи (просодике)
Синтагматическое членение относится к фонетическим механиз-мам, реализующимся на уровне фразы, то есть просодическим ха-рактеристикам речи (просодике) [Lancker, Canter, Terbeek 1981].
Следует отметить, что до настоящего момента наибольшее внима-ние уделялось исследованию данной проблемы в свете представле-ний о межполушарной специализации мозга: на основе наблюдений за больными с унилатеральными поражениями мозга, использова-нии интракаротидных инъекций амобарбитала и тестов с дихотиче-ским прослушиванием (для обзора см. [Toga, Thompson 2003]). Со-
* Статья подготовлена в соавторстве с: К. С. Стрельников, В. А. Воробьев,
М. С. Рудас, С. В. Медведев.
Работа выполнена при поддержке гранта РГНФ № 03-06-00206 и гран-тов РФФИ: № 00-15-97893 и № 00-15-98855.
гласно одной концепции, специализация полушарий проявляется только на уровне характеристик акустического сигнала так, что, на-пример, в левом полушарии обрабатывается ритмическая структу-ра, а в правом — тональные характеристики высказываний [Robin, Tra nel, Damasio 1990; Alpherts et al. 2002; Gandour, Wong, Hutchins 1998]. Согласно другой концепции, роль того или иного полушария зависит от лингвистической и коммуникативной функции данного просодического явления. Так, в обработке эмоциональной просо-дики участвует преимущественно правое полушарие [Lancker 1980; Blumstein, Cooper 1974; Ross, Mesulam 1979; Bottini et al. 1994; Walker, Fongemie, Daigle 2001; Buchanan et al. 2000], а в обработке лингви-стической просодики главным образом — левое [Emmorey 1987]. Встречаются, однако, и работы, оспаривающие четкое межполу-шарное разделение просодических функций [Grela, Gandour 1998]. В процессе исследований этого вопроса были выявлены не только различия в роли полушарий, но и их взаимодействие, а также зави-симость специфики такого взаимодействия от вариантов лингвисти-ческой просодики [Chernigovskaya, Svetosarova, Tokareva 1995; Чер-ниговская и др. 2000].
В клинико-нейропсихологических исследованиях было также установлено, что, хотя правое полушарие играет ключевую роль в обработке аффективной просодики, нарушение межполушарных связей, вследствие поражения белого вещества вблизи среднеро-стрального отдела мозолистого тела, может существенно нарушать такую обработку [Ross, Thompson, Yenkosky 1997].
Методом вызванных потенциалов (ВП) было показано наличие биоэлектрического ответа, соответствующего по времени интонаци-онным границам в высказываниях [Steinhauer, Alter, Friederici 1999].
С помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ) было зарегистрирова-но возникновение магнитных ответов (N400m) при нарушении лек-сико-просодических (интонационных и фонемных) характеристик слова во фразе [Hayashi et al. 2001]. Стоит отметить, однако, что тех-ника ВП и МЭГ до сих пор крайне редко использовалась для изуче-ния мозговой основы обработки просодических аспектов речи.
В последние два десятилетия для изучения функционального картирования мозга стали использоваться методы неинвазивного объемного сканирования, такие как позитронно-эмиссионная то-мография (ПЭТ) и функциональная магнитно-резонансная томо-графия (фМРТ). Это позволило перейти к исследованиям точной локализации активаций мозговых областей, отвечающих за просо-дическую обработку, в том числе и у здоровых испытуемых. В рабо-тах с использованием томографических методов было подтверждено
участие правого полушария, и в частности правой нижнефронталь-ной коры, в восприятии эмоциональной просодики, тогда как левая нижнефронтальная область активировалась главным образом в за-дачах на фонетический анализ [Buchanan et al. 2000]. В отношении левополушарной нижнефронтальной области (зоны Брока) было обнаружено, что она активируется и в задачах на анализ тонов, но только у представителей так называемых тональных языков (тайско-го и китайского), для которых разница в тоне меняет смысл слова. Подобная активация зоны Брока, однако, не наблюдалась у испыту-емых, говорящих на нетональном английском языке [Gandour et al. 2000].
Естественным развитием этих исследований является изучение вопроса о мозговых механизмах восприятия отдельных вариантов просодики. Здесь стоит отметить, что подавляющее большинство исследований мозговых механизмов просодической обработки рас-сматривает лишь эмоциональную просодику, тогда как работы, по-священные другому аспекту просодики — лингвистическому, тесно связанному с синтаксической структурой фраз, являются весьма не-многочисленными.
Настоящая работа посвящена одной из важнейших составляю-щих лингвистической просодики — синтагматическому членению, которое функционирует как ключ для восприятия синтаксических границ во фразе, то есть является фонетическим механизмом, позво-ляющим выделять структуру предложений в устной речи. Основная цель данной работы состояла в локализации зон мозга, участвующих в этом процессе, с использованием метода ПЭТ.
Методы
В данной работе использовался метод позитронно-эмиссионной то-мографии (ПЭТ) для регистрации изменений скорости локального мозгового кровотока, пропорциональных изменениям локального уровня возбуждающей или тормозящей нейрональной активности [Raichle 1979].
Исследование проводилось на группе из 12 добровольцев-муж-чин в возрасте от 18 до 35 лет, с нормальным зрением, праворуких (согласно Эдинбургскому опроснику [Oldfield 1971]) и образовани-ем не ниже среднего. Родной язык у всех — русский. Здоровье ис-пытуемых было подтверждено результатами медицинских осмотров и анализов. Все условия ПЭТ-исследования соответствовали нормам Минздрава и были утверждены Этической комиссией ИМЧ РАН. Все
отобранные добровольцы подписали информированное согласие на участие в исследовании.
Для сбора данных об изменениях мозгового кровотока использо-валась ПЭТ-камера PC2048-15B, регистрирующая 15 аксиальных сре-зов мозга с пространственным разрешением 5–6 мм [Holte, Eriksson, Dahlbom 1989]. Временное разрешение (длина скана, то есть время сбора данных) составляло в наших исследованиях 60 сек.
После инструкции и начала выполнения испытуемым психологи-ческого задания, через заранее установленный в локтевую вену ка-тетер болюсом вводилось 1,5 мл меченой радиоактивным кислоро-дом-15 воды (период полураспада 123 с) в дозировке 0,86 мКи/кг.
В момент прихода достаточного количества меченого вещества в мозг (15–20 с после введения) автоматически включалось сканиро-вание. Предъявление стимулов начиналось за 10 с до инъекции (то есть примерно за 25–30 с до начала сбора данных) и продолжалось еще 10–15 с после его окончания для исключения процессов, связан-ных с началом или окончанием исследуемой деятельности. Момен-ты начала и конца сканирования были незаметны для испытуемо-го. Интервал между периодами сканирования составлял 15–20 мин.
В помещении поддерживалась тишина и минимально необходимое освещение. Испытуемые были инструктированы расслабленно ле-жать в комфортной позе, максимально сосредоточиться на выполне-нии тестовых задач и совершать движения только пальцами правой руки при нажатии кнопок компьютерной мыши.
Поскольку нас интересовали только относительные изменения уровня мозгового кровотока при выполнении различных заданий, то, в соответствии с [Fox et al. 1984], мы ограничились регистрацией распределения изотопа без взятия проб крови.
После реконструкции ПЭТ-изображений они обрабатывались по методу Statistical Parametric Mapping (SPM99), который является од-ним из стандартных методов для обработки физиологических ПЭТ-данных [Friston 1996] и позволяет выделять области активации, то есть места увеличения скорости мозгового кровотока в одном состо-янии относительно другого, взятого в качестве контрольного. При этом активация не позволяет судить о преобладании процессов воз-буждения или торможения в данной популяции нейронов [Jueptner, Weiller 1995].
В результате попарных сравнений ПЭТ-изображений были полу-чены разностные изображения, то есть так называемые карты рас-пределения t -статистики, отражающие величину полученных раз-личий в каждом элементе изображения («вокселе»). Значимость данных различий оценивалась в соответствии с тестом на объем кла-
стера [Worsley et al. 1995]. В данном тесте «активация» считалась значимой, если объем соответствующего ей кластера (определяе-мого в данном случае как количество соприкасающихся вокселов со значением t выше 3,90) удовлетворял порогу pcorr < 0,05. Данный порог соответствует вероятности случайного (то есть при отсутствии сигнала) возникновения кластера такого же или большего объема в данном анализируемом пространстве (то есть в объеме мозга) с уче-том ожидаемого количества таких кластеров.
Для определения анатомической локализации активированной области использовались программа пересчета координат и визуали-зации кластеров («Talairach Space Utility»1) и интернет-версия атласа мозга [Talairach, Tournoux 1988] («Talairach Daemon»2).
В исследовании использовались стимулы слуховой и зрительной модальности, подаваемые соответственно через головные микроте-лефоны и белым шрифтом на темный экран монитора, установлен-ного по центру поля зрения испытуемого. Слуховые стимулы пред-ставляли собой фразы с синтагматическим членением в качестве основных стимулов и фразы без синтагматического членения в ка-честве контроля (см. примеры заданий). Эти фразы были монотонно начитаны женским голосом профессионального диктора. Затем они подверглись цифровой обработке для выравнивания амплитудных характеристик (по средней RMS мощности), стандартизации по дли-тельности смысловых пауз (110 ± 10 мс) и минимизации по длитель-ности несмысловых пауз без ущерба для естественности звучания. Длительность звучания каждой фразы составляла 2–3 с. Для каждо-го условия использовалось по 30 фраз, неповторяющихся для раз-ных условий.
Сначала на экране появлялись вопрос и варианты ответа, затем через 200–600 мс начинала звучать фраза. Внутри интервала 200– 600 мс временной разрыв между началом зрительного и слухового стимулов задавался случайным образом для нивелирования эффек-та ожидания. После прослушивания фразы испытуемый нажимал соответствующую кнопку мыши, что запускало на экране появление креста для фиксации взора. После этого на экране появлялся вопрос и варианты ответов для следующей фразы (рис. 1). Для каждой фра-зы регистрировались выбранный вариант ответа и время реакции испытуемого.
Данная структура исследования была разработана по результа-там предварительных исследований без ПЭТ-сканирования на от-
1 www.ihb.spb.ru/~pet_lab/TSU/TSUMain.html 2 ric.uthscsa.edu/projects/talairachdaemon.html
Рис. 1. Соотношение времени предъявления слуховыхи зрительных стимулов.
Интервалы времени:
АВ и EF — предъявление креста для фиксации взора: 300 или 600 мс;
BC — предъявление задания до начала звучания фразы: 200–600 мс;
CD — звучание фразы; DE — выбор испытуемым правильного ответа
дельной группе из 12 испытуемых. По результатам предварительных поведенческих исследований были отобраны фразы, для которых процент ошибок не превышал 25 %. Все фразы прошли экспертную оценку адекватности звукового строя фраз поставленной задаче на кафедре фонетики СПбГУ.
Для исследования возможной эмоциональной реакции испыту-емых на различия по сложности заданий в процессе предваритель-ных исследований проводилась регистрация кожно-гальванической реакции (КГР) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) при выпол-нении каждого задания.
Каждый испытуемый перед ПЭТ-исследованием проходил тре-нировку по выполнению всех тестовых заданий на наборе фраз, не использованных в сканированиях.
Для предъявления стимулов, регистрации ошибок и времени ре-акции использовалась компьютерная программа «Presentation».1
В исследовании использовалось 4 задания (условия). Для ста-тистических целей каждое задание предъявлялось в двух скани-рованиях, то есть всего было 8 сканирований (сканов) по каждому
1 ©Neurobehavioral systems.
испытуемому. Порядок псевдорандомизации условий между испы-туемыми: 12344321, 23411432, 34122143 и т. д. В начале каждого ПЭТ-исследования испытуемому предъявлялось задание без сканирова-ния для того, чтобы избежать эффекта первого скана [Rajah et al. 1998].
Условие 1. Бинаурально предъявлялись фразы с синтагматиче-ским членением. Испытуемому давалось отвлекающее задание на-жимать одну клавишу в случае, если в предъявляемой фразе есть слово, начинающееся со звука «Д», другую клавишу — если тако-го слова нет. Например, звучала фраза: «Брать нельзя, давать». На экране было написано: «Д» в начале слова есть/нет.
Условие 1К: (контроль к Условию «1»). Бинаурально предъявля-лись фразы без синтагматического членения. Задание — как в Ус-ловии «1». Например, звучала фраза: «В комнате было тепло». На экране было написано: «Д» в начале слова есть/нет.
Условие 2. Бинаурально предъявлялись фразы с синтагмати-ческим членением, причем, в отличие от Условия «1», испытуемо-му давалось задание выбрать правильный вариант смысла фразы из двух, представленных на экране, и нажать соответствующую клави-шу. Например, звучала фраза: «Бежать нельзя, стоять». На экране было написано: Надо стоять/бежать. Или звучала фраза: «Петр, — сказал Иван». На экране было написано: Кто сказал? Иван/Петр.
Условие 2К (контроль к Условию «2»). Бинаурально предъявля-лись фразы без синтагматического членения. Задание — как в Ус-ловии «2». Например, звучала фраза: «Отец купил ему пальто». На экране было написано: Отец купил пальто/часы.
Предполагалось, что в результате сравнений тестовых состояний с соответствующими им контрольными состояниями удастся выде-лить следующие когнитивные операции:
• изменение активности системы автоматического анализа просодических свойств речевых стимулов (сравнение «1 ми-нус 1К»);
• изменение активности системы осознанного анализа просоди-ческих свойств речевых стимулов (сравнение «2 минус 2К»).
|
