Как навигация в пространстве связана с языком

Когнитивные нейробиологи Высшей школы экономики и Орхусского университета впервые экспериментально продемонстрировали, как ориентация в пространстве влияет на понимание речи. Результаты исследования опубликованы в журнале NeuroImage.

Язык — сложная когнитивная функция, которая обеспечивается распределенными по коре головного мозга сетями нейронов, а не только представлена в локальных модулях. Значительную роль в психических переживаниях и работе когнитивных функций, в том, как человек идентифицирует буквы, слова, звуки и смыслы, играет физический опыт, связанный с движением, в том числе перемещением в пространстве.

Никола Вукович и Юрий Штыров провели в Центре нейроэкономики и когнитивных наук ВШЭ эксперимент, который объясняет как именно система, отвечающая за пространственную навигацию, связана с языком. В своей работе исследователи представили нейрофизиологические данные, которые описывают мозговые механизмы, обеспечивающие поддержку системы координат в пространственных и лингвистических задачах.

Предыдущие исследования показали, что люди имеют определённые пространственные предпочтения: кто-то ставит в центр системы координат себя (эгоцентричная система координат), кто-то выстраивает картину мира со стороны как наблюдатель (аллоцентричная система). Эти предпочтения (хотя они не абсолютны, и могут меняться в разных ситуациях) определяют то, как воспринимается окружающее пространство человеком, и как он понимает и планирует навигацию в этом пространстве.

В ходе эксперимента испытуемые решали два вида задач. Навигационная задача решалась на компьютере и заключалась в том, что участникам эксперимента было необходимо провести шарик по изгибающемуся тоннелю, а в конце ответить на вопрос, где начинался тоннель. Форма тоннеля сконструирована таким образом, что восприятие точки старта для того, кто видит себя в роли навигатора, и для того, кто смотрит на ситуацию извне, различалось. Это различие в субъективной точке отсчета позволило ученым разделить людей по пространственным предпочтениям: на тех, кто смотрит на ситуацию изнутри, принимая за точку отсчета себя, и на тех, кто смотрит на пространство как на карту.

Второй тип заданий предполагал работу с визуальными образами и пониманием предъявляемых на слух предложений. При этом показываемые испытуемым картинки различались по перспективе, и, таким образом, один и тот же сюжет на них можно было описать как, например, «Кто-то передает телефон» или «Я даю телефон». Участники эксперимента отвечали на вопрос, какой из услышанных  ими вариантов ответа наилучшим образом описывает ситуацию на рисунке.

Во время эксперимента у всех испытуемых записывалась активность мозга (электрические сигналы, которые возникают в мозге) с помощью многоканальной электроэнцефалограммы. Спектральные колебания, зафиксированные ЭЭГ, показали, что при выполнении обоих типов заданий наблюдалось множество пересечений в зонах, отвечающих за навигацию. Самым интересным, по мнению ученых, оказался тот факт, что активация зон при восприятии на слух предложений также зависела от типа пространственных предпочтений человека.

«Мозговая активность при решении языковой задачи также связана с тем, эгоцентричен или аллоцентричен человек в отношении к окружающему, как и мозговая активность при выполнении навигационной задачи. Корреляция между навигационной и лингвистической активностями доказывает, что это действительно взаимосвязанные феномены, — подчеркивает ведущий научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований ВШЭ Юрий Штыров. — Более того, в процессе восприятия речи мы увидели активацию классических навигационных систем мозга, которые, как ранее считалось, не вносят какой-либо вклад в речевую функцию».

Эти данные могут быть в будущем использованы нейробиологами и медиками.  Так при некоторых типах афазий нарушается восприятие слов, связанных с движением, и знания о том, как связаны навигационная и языковая системы в перспективе могли бы помочь в поиске механизмов восстановления этих связей.

9 ноября, 2017 г.