Собака в сканере узнает, что что она хорошая девочка.
FamilyDogProject / YouTube
Венгерские ученые выяснили, что обработка речевых стимулов в мозге собак происходит, как и у людей, иерархично: интонация услышанного обрабатывается низшими отделами и быстрее, а вот смысловая наполненность. Чтобы это выяснить, ученые положили собак в МРТ-сканер и дали им послушать либо знакомые хвалебные слова, либо служебные части речи — все с разной интонацией. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.
Считается, что речь локализована в левом полушарии головного мозга, так как именно там находятся основные (и самые изученные) зоны ее обработки — области Брока и Вернике. Это, однако, не совсем правильное допущение: в обработке речи действительно принимают участие, в основном, участки лобной и височной долей левого полушария, но и правое полушарие тоже играет свою роль, пусть и меньшую — то есть в речевых отделах головного мозга наблюдается определенная иерархия.
Интересно, что латерализация речи в правом и левом полушарии наблюдается не только у людей, а, например, еще и у собак. В 2016 году ученые из Будапештского университета под руководством Анны Габор (Anna Gábor) с помощью фМРТ-эксперимента показали, что левое полушарие мозга собак активируется в ответ на осмысленную речь независимо от интонации, а вот активность правого полушария как раз зависит от интонации.
При этом остается непонятным, иерархично ли участие отдельных участков мозга собак в обработке речи. В новой работе Габор и ее коллеги решили это проверить — и снова провели фМРТ-эксперимент: в нем приняло участие 12 питомцев — те же самые собаки, которые участвовали в предыдущем эксперименте. Все участники были обучены лежать в сканере неподвижно в течение восьми минут.
Для исследования ученые отобрали шесть слов: три слова, которые обычно используют для похвалы (например jól van — «отлично»), и три частотных, но бессмысленных для собак слова (например, mégsem — «[еще] не»). Все слова исследователи произнесли и записали, проговаривая с двумя интонациями: восхваляя питомцев и нейтрально.
Чтобы проследить за тем, какие участки мозга собак вовлечены в обработку разных аспектов речи, ученые включали записанные слова несколько раз: в соответствии с гипотезой адаптации, активность тех участков, которые отвечают за обработку определенных аспектов стимула, будет снижаться при повторяющейся демонстрации.
Анализ фМРТ-данных показал, что за обработку просодии, то есть интонационных особенностей речи, в мозге собак отвечает крыша среднего мозга — отдел, участвующий в обработке звуковых сигналов: его активность значительно (p < 0,001) снижалась в ответ на повторение стимула, но зависела только от интонации, а не от лексической наполненности слова.
При это обработка лексической составляющей происходила уже в корковых областях — со специализацией в правом полушарии, что подтверждает полученные в предыдущем исследовании результаты: осмысленные и просодически помеченные слова (то есть, например, слово «хороший», выраженное с похвалой) обрабатываются больше правым полушарием, чем левым. Кроме того, адаптация активности мозга для обработки интонации наблюдалась только при кратковременном повторении, а обработка смысла — уже при длительном.
В целом, ученые показали, что в мозге собак также присутствует определенная иерархия, характерная для процессов обработки речи мозгом человека: сначала, более глубинными структурами и гораздо быстрее, обрабатывается интонация, а уже затем — смысловая наполненность. При этом авторы уточнили, что это не означает, что вовлеченный в процесс нейронный механизм в действительности отвечает за обработку речи. Напротив, авторы заключили, что иерархия речевой обработки попросту не эксклюзивно человеческая.
Собаки — не самые удивительные участники фМРТ-экспериментов. Пару лет назад в сканер, например, удалось засунуть пятерых нильских крокодилов: участникам давали послушать Баха, проверяя, как те будут обрабатывать слуховые стимулы в зависимости от сложности.
Елизавета Ивтушок
