Нейролингвистика позволяет «увидеть» язык

Что происходит в нашей голове, когда мы слышим речь или сами что-то говорим? Как на речевые способности влияют травмы и болезни и можно ли помочь людям с патологиями? Жизнь языка в человеческом мозге изучают в лаборатории нейролингвистики НИУ ВШЭ.

100% мозга

«Меня иногда спрашивают — где в мозге язык? — говорит руководитель лаборатории Ольга Драгой. — Отвечаю: везде. Одно время все газеты пестрели информацией о том, что мозг работает всего на 3%, а все остальное — наш резерв. Когда я была студенткой, кто-то из моих сокурсников задал этот вопрос профессору нейронаук в Италии, и тот сказал — хорошо, давайте вырежем вам 97% мозга и посмотрим, как вы будете функционировать. Язык — это продукт взаимодействия различных участков мозга».

Исследованиями связи мозга и языка на стыке лингвистики и медицины и занимаются в лаборатории нейролингвистики. Здесь работают лингвисты, психологи, логопеды, физики, среди сотрудников много студентов. Клиническая база лаборатории — Центр патологии речи и нейрореабилитации; лаборатория также сотрудничает с Институтом нейрохирургии имени Н.Н. Бурденко и другими клиниками.

История лаборатории началась в 2008 году, когда лингвист Ольга Драгой вернулась из европейской магистратуры по клинической лингвистике, а клинический психолог Мария Иванова (она сейчас тоже работает в лаборатории), приехала из США после получения там степени PhD. Исследовательницы встретились в Центре патологии речи и нейрореабилитации. Там же они познакомились с нейропсихологом из Вышки Анатолием Скворцовым, который и пригласил их в  научно-учебную группу по нейропсихологии, созданную в департаменте психологии ВШЭ.

«В 2013 году возникла идея создать отдельную научно-учебную лабораторию нейролингвистики на базе факультета филологии (сейчас Школа филологии), а ровно через год мы получили грант на создание международной лаборатории. Так что 1 апреля будем праздновать наше трехлетие», — вспоминает Ольга Драгой.

В поисках «хвоста»

Первое направление работы лаборатории связано с изучением взрослых людей с различными поражениями мозга, затрагивающими речевую функцию (афазиями). Ученые исследуют, как речевые нарушения, которые проявляются внешне (фиксируются с помощью лингвистических тестов), связаны с конкретным нарушением внутри мозга.

Нарушения могут быть вызваны инсультами или травмами. Для этих случаев в лаборатории разрабатываются специальные тесты. Одна их последних разработок — RAT (Russian AphasiaTest), который позволяет понять, что именно нарушилось в языке. А с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) можно увидеть не только затронутый поражением участок коры головного мозга, но и «хвост» этого поражения — нервные тракты, проводящие пути, которые раньше шли от него в другой участок мозга, а сейчас оказались тоже повреждены.  

«Важно, что мы рассматриваем структуры пораженного мозга в совокупности. Это позволяет увидеть, как мозг вместо разрушенных связей строит новые, используя здоровые участки вместо пораженных, — объясняет Ольга Драгой. — По данным функциональной МРТ, которая отражает активацию головного мозга, можно увидеть, куда «ушла» речевая функция. И, сопоставив с результатами речевых тестов, понять, насколько успешно она реорганизовалась. В прошлом году мы разработали специальный речевой локалайзер: люди выполняют речевое задание в магнитно-резонансном томографе, и мы определяем, какие участки мозга активируются при выполнении этого задания. Также наши исследования помогают пациентами с афазией подобрать правильную речевую терапию».

 

Мария Грабовская, студентка 4 курса программы «Фундаментальная и компьютерная лингвистика», стажер-исследователь лаборатории

«В этом году я выпускаюсь, моя дипломная работа связана с изучением языковой патологии у пациентов с афазиями после инсульта или травмы головы. Эта патология выражается в потере человеком способности понимать не только грамматику и фонетику, но и сложные речевые обороты, связные тексты.

В нашей стране пока не существует теста, проверенного как на неврологически здоровых людях, так и на людях с различными патологиями, и позволяющего «поймать» такие нарушения. Поэтому сейчас вместе с моим научным руководителем Юлией Акининой мы работаем над адаптацией аналогичного итальянского теста, с помощью которого можно изучать такие нарушения. Сложность в том, что часть примеров (стимулов), на которых строится этот тест, можно перевести практически дословно, а часть нельзя. Поэтому в некоторых случаях мы не просто переводим, а создаем собственные стимулы, которые соответствуют российской, а не итальянской реальности. В ближайшее время начнется непосредственная апробация теста, этой весной мы запускаем его на здоровых людях, а затем — ближе к осени — будем тестировать людей с патологиями головного мозга».

Операция с пробуждением

Еще одна группа людей, с которой работают в лаборатории, — это пациенты с опухолями головного мозга, ожидающие нейрохирургическую операцию.

«В отличие от инсульта, который мгновенно разрушает часть мозга, опухоль растет годами, что дает мозгу возможность компенсации и реорганизации, — объясняет Ольга Драгой. — Бывает, что в задействованных в речи участках мозга «живет» огромная опухоль, но из-за того, что она долго росла, мозг нашел способ приспособиться, и у человека не наблюдается никакого речевого дефицита. Вместе с коллегами из Института имени Бурденко мы изучаем, как именно произошло это приспособление, какие участки мозга, тракты задействованы в речи. Потому что если их повредить при операции, человек потеряет речь».

Во время таких операций пациенту сначала дают общий наркоз (усыпляют), делают трепанацию черепа и потом выводят из наркоза (будят). Пока он бодрствует, мы вместе с командой врачей проводим картирование речи

Институт нейрохирургии имени Н.Н. Бурденко — одно из мест в России, где проводят самые передовые нейрохирургические операции — операции с пробуждением (awake surgery). Сотрудники лаборатории ассистируют в них.

«Во время таких операций пациенту сначала дают общий наркоз (усыпляют), делают трепанацию черепа и потом выводят из наркоза (будят), — рассказывает Ольга. — Пока он бодрствует, мы вместе с командой врачей проводим картирование речи: пациент выполняет речевое задание (называет рисунки, заканчивает предложения, повторяет слова и т.д.), а хирург в это время стимулирует отдельные точки мозга на малой силе тока, которой, тем не менее, достаточно, чтобы блокировать речевую функцию. Если пациент при стимуляции определенной точки прекращает выполнять речевое задание или допускает ошибки, значит этот участок мозга критичен для речи. Такое тестирование позволяет локализовать речевые зоны в разных отделах головного мозга, чтобы врач удалил всю опухоль, но при том не задел важные для речи участки.

 

Валерия Толкачева, студентка 3 курса «Фундаментальная и компьютерная лингвистика», стажер-исследователь лаборатории

«Впервые о лаборатории я прочитала в интервью с Ольгой Драгой, но сразу попасть сюда мне не удалось — я вовремя не сориентировалась с темой курсовой. Но после первого курса я поехала на летнюю лингвистическую школу, которую организует лаборатория, и после нее Ольга предложила мне сотрудничать.

Наши пациенты — люди, у которых опухоль головного мозга располагается рядом с речевым центром, то есть в височной или лобной долях. В лаборатории мы разработали специальный тест для таких операций: хирург стимулирует кору головного мозга, а мы проводим тест с больным, пока он находится в сознании. Вместе с моим научным руководителем Анной Крабис мы принимаем участие в таких операциях один-два раза в неделю.

Для меня эта работа — реализация детской мечты о медицине, которую во взрослой жизни победила страсть к языкам и лингвистике. Как оказалось, работая в нейролингвистической лаборатории, эти вещи можно совмещать. Я занимаюсь настоящей наукой на стыке медицины, психологии и лингвистики, я уже несколько раз выступала на международных конференциях, где представляли результаты наших исследований. А главное, я вижу, как мой интеллектуальный труд помогает людям — хирургу сделать операцию, а больному сохранить речь. Когда ты видишь, что пациент может говорить и его жизнь становится лучше — это окрыляет, понимаешь, что ты делаешь что-то хорошее и это работает».

Левши, правши и амбидекстры

Но лаборатория занимается не только людьми с патологией мозга. Например, одно из направлений работы со здоровыми людьми — исследования в области латерализации речи в мозге. Латерализация функций головного мозга (от латинского lateralis — боковой, расположенный в стороне) — это связывание психических функций в процессе роста организма с левым или правым полушариями головного мозга.

«Мы исследуем, где у левшей, амбидекстеров и правшей расположена речевая функция — в правом или левом полушарии, или в обоих — объясняет Ольга. — Интересно посмотреть на нестандартную организацию речевых зон. Например, человек сам по себе правша, но имеет генетическую предрасположенность к левшеству, потому что у него родственники в каком-то колене не были правшами. Это повышает шансы того, что речь у него, хотя бы частично, локализована в правом полушарии. И если у такого человека произойдет инсульт в левое полушарие, то у него основные центры речи затронуты не будут, и афазии не случится».

 

Татьяна Больгина, студентка 3 курса «Фундаментальная и компьютерная лингвистика», стажер-исследователь лаборатории

«О лаборатории нейролингвистики я узнала на первом курсе, когда нужно было определяться с курсовой. В итоге и на первом, и на втором курсах я работала над темой влияния управляющих функций (памяти, внимания) на понимание лжи и иронии. В этом году я начала другой проект, в рамках которого с помощью функциональной МРТ мы изучаем расположение речевых центров у правшей, левшей и амбидекстеров. Цель моего текущего этапа — апробация речевого локалайзера, позволяющего выявить, в каком месте мозга находятся зоны, ответственные за речь.

Оказалось, я как раз редкий случай, когда язык распределен в мозге билатерально — оба полушария задействованы в речи

У нас есть две важные зоны мозга, отвечающие за речевую функцию. Одна находится в лобной доле и вовлекает известную зону Брока — она активируется при порождении речи. А другая находится в задней части височной доли и отвечает за обработку полученного сигнала, то есть понимание речи. У правшей центры, отвечающие за речь, как правило, расположены в левом полушарии, а у левшей — считалось — они должны быть в правом. Но не все так просто. Данные функциональной МРТ (красные и желтые пятна, показывающие активные зоны мозга в момент выполнения человеком речевых заданий) говорят о том, что действительно часто у левшей речевые центры расположены в правом полушарии, но бывают и в левом, как у правшей, а иногда билатерально — то есть, и в левом, и в правом.

Я переученная левша и мне было интересно самой пройти этот эксперимент, прежде чем тестировать других. Оказалось, я как раз редкий случай, когда язык распределен в мозге билатерально — оба полушария задействованы в речи».

Язык и время

Еще одна актуальная тема для лаборатории — исследование организации языка у носителей разных языков. Ольга Драгой подчеркивает, что речь не идет о попытках определить, какой из языков прогрессивнее. «Нет бедных или структурно недоразвитых языков, каждый язык — это богатейшая система, — говорит она. — И если в языке пять гласных фонем, это не значит, что у него бедная структура. У него может быть богатейший синтаксис, система флексий, согласований. Есть работы, которые показывают, что мозговые функции человека обогащаются из-за особенностей языка, на котором он говорит. Например, у носителей жестового языка лучше развито пространственное мышление. Глухие люди разговаривают с помощью жестов, и для них пространство жестикуляции — это ментальное пространство, в котором они работают».

Когда человек, пишущий слева направо, как, в частности, в русском языке, слышит глагол в прошедшем времени, его глаза совершают микродвижение влево (как бы назад)

А в лаборатории сейчас ищут различия работы мозга у носителей русского, японского языка и иврита. «Рабочая гипотеза такая — в зависимости от направления письменности в языке люди по-разному картируют в своем ментальном пространстве время, которые выражается в глаголе, — говорит Ольга. — Мы предполагаем, что в нашем (русском) ментальном пространстве время разворачивается слева направо: прошлое, настоящее, будущее. В эксперименте испытуемому на слух предъявляется глагол в форме прошедшего или будущего времени (написал/напишет), а мы записываем движения его глаз. Когда человек, пишущий слева направо, как, в частности, в русском языке, слышит глагол в прошедшем времени, его глаза совершают микродвижение влево (как бы назад), а когда в будущем времени — то вправо. В иврите же пишут справа налево, и мы хотим посмотреть, будет ли наблюдаться у носителей этого языка прямо противоположный по сравнению с русскоязычными испытуемыми эффект. А японцы пишут двумя способами: либо слева направо, либо в классической традиции — сверху вниз. Значит ли, что эффект будет «ловиться» по вертикальной оси или, может быть, по диагонали? Надеюсь, в ближайшее время у нас будут ответы на эти вопросы».

 

Никита Змановский, студент 2 курса отделения фундаментальной и прикладной лингвистики, сотрудник лаборатории

«Я с детства мечтал стать ученым. Еще в начальной школе выпросил у родителей микроскоп — обрывал с домашних растений листья и цветы и рассматривал. К биологии и натурализму в средней школе добавилось увлечение лингвистикой.

Последние два года я учился в гимназии при Тюменском государственном университете в биологическом классе. Думал, что буду поступать в МГУ на отделение теоретической и прикладной лингвистики. Но однажды я прочел интервью с Ольгой Драгой, узнал о том, что в Вышке есть нейролингвистическая лаборатория и написал Ольге о своем желании заниматься нейролингвистикой. Она мне ответила, рассказала о вариантах, которые сегодня есть в России, чем занимается ее лаборатория, и в итоге я решил, что хочу учиться в Вышке. А так как я занял призовое место на Всероссийской олимпиаде школьников по русскому языку, то поступил без экзаменов.

Реакции мозга на предложение «бабушка сделала кашу из бетона с маслом» и «бабушка сделала кашу из овсянки с маслом» будут различаться

В сентябре я приехал в Москву, начал учиться и работать в лаборатории, мне поручили проект по изучению речи методом электроэнцефалографии (ЭЭГ). Мне кажется, это самый «ручной» из нейролингвистических методов: ты надеваешь шапочку с 128 электродами, что-то подкручиваешь, а параллельно разговариваешь с испытуемыми. Получается, что я и с людьми знакомлюсь, и какие-то практические навыки приобретаю, и наукой занимаюсь. Это очень продвинутый метод, требующий знаний из разных областей науки (физиологии, физики, лингвистики, математики, программирования).

Мы исследуем, как по-разному мозг реагирует на разные типы ошибок в предложении — семантические, синтаксические и др. Например, реакции мозга на предложение «бабушка сделала кашу из бетона с маслом» и «бабушка сделала кашу из овсянки с маслом» будут различаться. И это то, что меня завораживает в нейролингвистических исследованиях — язык, который мы привыкли воспринимать как что-то неосязаемое, на самом деле имеет физиологическую сторону и связан с материей, с чем-то, что можно пощупать и посчитать».

Людмила Мезенцева, новостная служба ВШЭ