Мозг и язык: врожденные модули или обучающаяся сеть?
Развитию представлений о высших психических функциях челове-ка посвящены основополагающие труды таких виднейших отече-ственных ученых, как И. М. Сеченов, А. А. Ухтомский, И. П. Павлов, В. М. Бехтерев, Л. С. Выготский, П. К. Анохин, А. Н. Леонтьев, А. Р. Лу-рия. Идеи построения интегрального знания о человеке Ухтомского, согласно которым разобщение функций — абстракция, вполне могут определить научное и философское пространство XXI века.
Необходимость разграничения языка как системы и речи как конкретного пространственно-временного процесса осознавали та-кие крупнейшие лингвисты, как В. Гумбольд, Ф. де Соссюр, А. А. По-тебня, И. А. Бодуэн де Куртенэ, А. М. Пешковский, Н. С. Трубецкой, М. М. Бахтин, Л. В. Щерба, Р. Якобсон, и впоследствии это стало ос-новой экспериментальных исследований в лингвистике.
Эволюция высших психических функций привела к обретению мозгом мощнейшей способности к вычислению, использованию ре-курсивных правил и ментальных репрезентаций, что создало основу для мышления и человеческого языка. При обсуждении накоплен-ных за полтора столетия знаний сталкиваются школы, противосто-ящие по схеме детерминизм/врожденность языка, с одной стороны, и модель научения на основе частотностей, прогноза и предсказу-емости — с другой.
Особая организация мозга, его церебральная специализация, ха-рактерная именно для человека как вида, является нейрональной основой мощного и стремительного культурного развития человече-ства, скорость чего не сопоставима с обычным ходом биологических эволюционных часов. Это обеспечило человеку неоспоримые когни-тивные и адаптационные преимущества перед прочими видами.
Почему исследование языка, сознания и обеспечивающих их мозговых механизмов занимает такое важное место в науке рубе-жа XX–XXI веков? Потому что мы познаем мир так, как это может наш мозг, мир для нас таков, каким мы способны его воспринять, классифицировать и описать, и от понимания функций мозга зави-сит наше положение в мире и даже наша цивилизация. Наша зави-
и лингвистом, я считаю продуктивным обсуждать это в большей ме-ре как лингвист.
Человеческий язык является эффективным средством противо-стояния сенсорному хаосу, который постоянно атакует нас; именно язык обеспечивает номинацию ментальных репрезентаций сенсор-ного опыта и, таким образом, «объективизирует» индивидуальные впечатления, обеспечивая описание мира и коммуникацию. Имен-но язык, базируясь на генетически обусловленных алгоритмах и яв-ляясь культурным феноменом, соединяет объекты внешнего мира с нейрофизиологическими событиями в мозгу, используя конвенцио-нальные семиотические механизмы.
Язык — особая, видоспецифичная способность мозга, дающая возможность строить и организовывать сложные коммуникацион-ные сигналы и обеспечивать мышление — формирование концептов
и гипотез о характере, структуре и законах мира.
Т. Дикон развивает точку зрения, согласно которой мозг и язык коэволюционируют, но главную адаптационную работу выполняет язык [Deacon 2000]. Дети рождаются с мозгом, готовым к синтакси-ческим процедурам именно из-за развития языка в сторону наибо-лее вероятностных характеристик, что и фиксируется генетически. Дикон считает, что распространенный взгляд на происхождение языка у Homo sapiens как на экспрессию нараставшего интеллек-та неверен, так как корреляция языка с интеллектом вида пробле-матична: язык сам по себе влияет на эффективность интеллекта [Deacon 2003]. Язык — не формальная вычислительная структура, а спонтанно возникшая эмерджентная адаптация, не выводимая ни из врожденных механизмов, ни из эксплицитно или имплицитно полученных инструкций; это — результат самоорганизации и селек-ции, и биологическая основа такой беспрецедентной адаптации не может быть локализована ни в какой единичной неврологической структуре, равно как и не может быть результатом точечной мута-ции. Это коэволюция нейрональной базы и социальной динамики [Deacon 2007].
Существуют различные конкурирующие взгляды на структуру ор-ганизации языка в мозгу. Например, сторонники генеративного под-хода считают, что я зыковая способность (language competence) — это система базисных универсальных правил, предположительно лежащих в основе всех человеческих языков, возможно, врожден-ное свойство нашего мозга, обеспечивающее речевую деятельность (language performance) [Chomsky 2002]. Можно говорить о «слоях», составляющих язык: это лексикон — сложно и по разным принципам организованные списки лексем, словоформ и т. д., вычислительные
щимся оркестром, местоположение дирижера которого неизвестно и нестабильно, а возможно и не заполнено вообще, так как оркестр самоорганизуется с учетом множества факторов [Pulvermüller 2002; Pulvermuller, Berthier 2008].
Огромный вклад в эту область знаний вносит Г. Эйдельман с его теорией селекции нейрональных групп [Edelman 2004, 2006]. Со-знание, подчеркивает он, это процесс, поток; сознание и внимание — не одно и то же; оно сугубо индивидуально с по-прежнему неразре-шенной проблемой qualia. Высочайшая степень функциональной пластичности и огромная плотность межнейронных связей (участок мозга величиной с булавочную головку может содержать чуть ли не миллиард связей, а если иметь в виду, что их комбинации могут быть различны, число сочетаний достигает запредельных величин) при-водят к самоорганизации нейронов в некие «модули». Эйдельман подчеркивает рекурсивно происходящий в мозгу обмен сигналами, с постоянной сменой картины в пространстве и времени, согласова-нием с данными памяти, поступающей информации и меняющими-ся контекстами. Справиться с параллельно идущими когнитивными процессами высокого ранга может только астрономически сложный мозг, и, по всей видимости, именно базируясь на основе селекции групп нейронов и формировании новых функциональных систем. В этой связи говорить об «отделах» мозга нужно с большой осторож-ностью: мы имеем дело со сложнейшей динамически модифициру-ющейся сетью, с огромным запасом прочности и взаимозаменяемо-сти временно образующихся комплексов.
Языки людей устроены не так, как коммуникационные систе-мы других биологических видов: сигнальные системы животных представляют собой закрытые списки единиц, тогда как человече-ский язык (за исключением грамматических слов) — открытый спи-сок. Главная черта языка — продуктивность, то есть возможность создания и понимания бесконечного количества сигналов любой длины из конечного набора первичных единиц («атомов») — фо-нем. Язык представляет собой иерархическую структуру с цифро-вой организацией (фонемы, морфемы, слова, фразы, тексты) и ис-пользует рекурсивныe правилa. Синтаксис и морфология кодируют многоуровневые семантические структуры, превращая их в после-довательно организованные интерфейсы (наш язык линеен!). Фо-нология обеспечивает возможность реорганизации конечного числазвуковых единиц в бесконечное множество единиц другого уровня — слов. Фонетические законы позволяют мозгу компрессировать эти единицы в акустические сигналы, спектральные и временные харак-теристики которых способно декодировать человеческое ухо.
Люди, насколько нам известно, единственные существа, облада-ющие сознанием и способностью к рефлексии. Такая уникальность серьезно обсуждается в последние годы и даже подвергается сомне-нию, главным образом потому, что мы не имеем ясного представле-ния о том, что именно считать сознанием. Важно и то, что бóльшая часть когнитивной деятельности происходит не индивидуально, а координировано с другими людьми, и, стало быть, сознание может рассматриваться как распределенный между индивидуумами про-цесс, что на современном этапе развития экспериментальной науки изучать очень трудно.
Непосредственное отношение к проблеме происхождения языка
и сознания имеет открытие зеркальных нейронов и вообще так на-зываемых зеркальных систем [Rizzolatti, Arbib 1998; Rizzolatti et al. 2002; Rizzolatti, Craighero 2004]. Это дает бесспорные подтверждения принципиальной важности имитации и даже самого факта фикса-ции действий Другого в нервной системе для когнитивного развития в фило- и онтогенезе и даже для возникновения языка и рефлексии как основ сознания человека [Arbib 2002; Аrbib, Mundhenk 2005]. Зеркальные нейроны были обнаружены в префронтальной мотор-ной коре макак: было показано, что они картируют внешнюю инфор-мацию — действия, совершаемые другим существом, необязательно того же вида, но с понятной системой координат и интерпретиру-емым поведением. Зеркальные системы реагируют, когда субъект делает что-то сам, когда видит это действие или слышит о нем. Та-кие системы есть практически во всех отделах мозга человека и ак-тивируются при предвидении действия, сопереживании эмоций или воспоминании о них. Это показывает, на основе чего развился мозг, готовый для функционирования языка и построения моделей созна-ния других людей, — представления о состоянии Другого и плани-рования действий с учетом этого. Способность к экстраполяции, как
и к синтаксическим процедурам, ее оформляющим, требует хорошо развитой оперативной и долговременной памяти и мощного мозга.
Функциональное картирование показывает, что активированны-ми в этом случае оказываются левая медиальная префронтальная кора, орбито-фронтальная кора и левая височная кора [Goel et al. 1995; Fletcher et al. 1995; Levine et al. 1999; Vogeley et al. 2001], из дру-гих структур указывают также поясную борозду, заднюю часть пояс-ной извилины, височно-теменную область и префронтальную кору [Gallagher et al. 2000]. Именно эти структуры оказываются нарушен-ными при шизофрении. В качестве нейрональной основы аутиз-ма, при котором также грубо нарушены социальные навыки, были описаны амигдала, или миндалевидное тело, орбито-фронтальная
кора и верхняя височная борозда [Baron-Cohen 1995]. Искажение мышления при аутизме вызывается дисфункцией медиальных пре-фронтально-париетальных нейрональных систем, выражающейся в невозможности эффективно модулировать нейронные связи в экс-трастриарной зрительной коре и височных долях [Frith 2002]. По-вреждение орбито-фронтального кортекса приводит к нарушениям, встречающимся при шизофрении, — амбивалентности, импульсив-ности, отсутствию интереса к действиям других людей и возможно-сти учета этого в выстраивании собственных поступков, стереотип-ному и неадекватному поведению; все это может протекать на фоне интактных интеллектуальных возможностей другого рода, в том числе и высокого уровня [Farrow et al. 2001]. Неудивительно, что ис-следования функций мозга у больных шизофренией методом функ-ционального картирования показало значительное снижение актив-ности амигдалы слева и гиппокампа билатерально [Gur et al. 2002].
Говоря об антропогенезе и развитии высших когнитивных функ-ций и языка, нельзя обойти дискуссию, уже не первый год публи-кующуюся в биопсихологической, нейролингвистической и меди-цинской литературе, — поиски так называемого языкового гена, или гена грамматики [Newmeyer 1997; Ganger et al. 1998]. Исследова-ния семей с языковыми нарушениями, отмеченными в разных по-колениях, дали основания считать, что аномалии локализуются в определенном участке 7-хромосомы, содержащем около семидесяти генов. Зона поиска постепенно сужалась и в итоге привела к иден-тификации гена FOXP2 [Fisher et al. 1998; Ganger et al. 1998; Pinker, Jackendoff 2005; Andrew 2002], конечно не являющегося геном, от-вечающим за язык, но поломка которого приводит к генерализо-ванной дизартрии и нарушению автоматического использования регулярных синтаксических процедур, вызываемых дисфункци-ей передних базальных ганглиев. Недавно был верифицирован ген KIAA0319, имеющий прямое отношение к дислексии: данные былиполучены на трехстах двадцати двух пациентах с диагнозом спец-ифические языковые расстройства (Specific Language Impairment) и указывают на нарушения в хромосомах 1p36, 3p12-q13, 6p22 и 15q2 [Knowles, McLysaght 2009; Rice, Smith, Gayán 2009]. Это показывает бесспорность генетических основ языка, но ни в коей мере не гово-рит о том, что найден ген языка (что, по моему мнению, не произой-дет никогда, так как трудно представить себе, что один ген может ко-дировать такую сложную функцию).
Мозг человека запредельно сложен: более одного квадрилли-она синапсов, не говоря об упоминавшейся выше глии. Современ-ный компьютер способен выполнить отдельную команду меньше
чем за наносекунду, тогда как нейроны действуют в миллионы раз медленнее. Однако мозг сторицей восполняет это, совершая множе-ство параллельных процессов, и, несмотря на гигантское преимуще-ство компьютеров в физической скорости переключения, выполняет свои действия гораздо эффективнее.
Нейролингвистические исследования несомненно имеют особый статус не только в рамках когнитивных и нейронаук, но и в гумани-тарной части наук о языке и мышлении, поскольку дают возмож-ность экспериментальными методами проверить не только есте-ственно-научные парадигмы, но и положения самой лингвистики. Первостепенную ценность они имеют при изучении становления языка у детей с нормальным и патологическим речевым развитием (алалиями и генетическими аномалиями развития языка, с дислек-сией и дисграфией), при исследовании распада языковой системы и других высших функций у больных с афазиями и другими нару-шениями мозга (болезнями Альцгеймера, Паркинсона, шизофрени-ей, синдромом Уильямса и др.), что выясняется, в частности, с помо-щью мозгового картирования и других современных методов. Очень интересны кросс-лингвальные исследования сходных синдромов у людей, говорящих на языках разных типов, что дает ценнейший ма-териал как для нейронаук, так и для лингвистики. Для проведения подобных работ используются и методы экспериментальной психо-логии, такие, например, как прайминг, принятие лексического ре-шения, фиксация движений глаз, парсинг и т. д.
Используя обозначенные выше объекты и методы, мы можем ставить перед собой очень сложную задачу — попытаться понять, как именно устроен ментальный лексикон и обеспечивающие язык правила разного ранга. Остановимся на главных моделях.
Сторонники классического модулярного подхода [Prasada, Pinker 1993; Pinker, Prince 1988; Bloom 2002; Ullman 2004] считают, что правила универсальной грамматики, по которым построены все че-ловеческие языки, описывают организацию языковых процедур как:
1) символические рекурсивные правила, действующие в режи-ме реального времени и базирующиеся на процедурах и врож-денных механизмах, запускаемых в оперативной памяти, и
2) лексические и другие гештальтно представленные единицы, извлекаемые из долговременной ассоциативной памяти.
Сторонники коннекционистского подхода [Plunkett, Marchman 1993; Bybee 1995] считают, что все процессы основываются на работе ассоциативной памяти и мы имеем дело с постоянной сложной пе-рестройкой всей нейронной сети, также происходящей по правилам, но иным и гораздо более трудно формализуемым.
Возможны и не совпадающие ни с одним из этих подходов гипо-тезы. Наши данные, полученные при обследовании детей с нормаль-ным речевым развитием и с его патологией, пациентов с афазиями, болезнью Альцгеймера и шизофренией, противоречат модулярному подходу, удовлетворительно описывающему аналогичный матери-ал на примере более «простых» языков [Chernigovskaya, Gor 2000; Gor, Chernigovskaya 2001; Черниговская, Гор, Свистунова 2008]. Аналогичные нашим результаты получены и для ряда других мор-фологически развитых языков [Ragnasdóttir et al. 1996; Orsolini, Marslen-Wilson 1997; Simonsen 2000]. Это подчеркивает необходи-мость продолжения исследований, а на этом этапе все же склоняет нас к предпочтению коннекционистской позиции.
Экспериментально исследуют и процедуры, связанные с обра-боткой синтаксиса, для чего также существуют свои подходы и не-сколько моделей, например так называемая модель заблужде-ний (садовой дорожки, Garden-Path Model) и модель ограничений
(Constraint-Based Model). Согласно первой, синтаксический анализ предшествует семантическому и дискурсивному, и мозг в первую очередь выбирает максимально простую структуру и лишь затем, встретив синтаксически неоднозначное слово, свидетельствующее о том, что интерпретация может быть неверна, возвращается в ис-ходную точку и формирует иную, более сложную интерпретацию. Во второй модели предполагается, что при анализе предложения во внимание принимается сразу вся информация, в частности все хра-нящиеся в ментальном лексиконе сведения о каждом слове: значе-ния, грамматические характеристики, синтаксические структуры, в которых оно встречается, и т. д. Существует и смешанная теория (Concurrent Model): в ней соединены положения модели заблужде-ний и модели ограничений, но действуют они не последовательно, а одновременно.
Ко всем этим моделям обращаются при анализе сложных или не-однозначных синтаксических структур. Эксперименты также прово-дятся с использованием, например, методики регистрации движе-ний глаз, поскольку она позволяет изучать когнитивные процессы, протекающие при чтении, в режиме реального времени.
Интересным направлением является проверка так называемой гипотезы когорты, согласно которой текст анализируется только втой степени, которая необходима, чтобы активировать ожидаемую информацию, что затем послужит основой для понимания, а слова распознаются еще до того, как прозвучат или появятся полностью. Первые слоги определяют когорту потенциальных кандидатов, рас-положенных в ментальном лексиконе. С добавлением информации
остро чувствуют поэты, художники и мыслители. Недаром гениаль-ный Иммануил Кант писал, что «у человека обширнее всего сфера смутных представлений».
В заключение следует подчеркнуть, что результаты обозначен-ных направлений имеют не только серьезное фундаментальное зна-чение, но и практическую пользу для прикладных областей, в пер-вую очередь для медицины, педагогики, психологии и образования, для развития новых систем искусственного интеллекта. Бесспор-на антропологическая, мировоззренческая роль этой области зна-ний: мы хотим понять, кто мы… Совершенно ясно и то, что для такой сложной области нужны не только содружества ученых разных про-филей, но специалисты другого, многодисциплинарного типа, и их нужно готовить в лучших университетах.
|
