Негативность рассогласования при восприятии фонем

В докладе можно ознакомиться с перспективной модификацией парадигмы исследования вызванной магнитной активности мозга в ответ на речевую стимуляцию, воспринимаемую на слух. Полученные данные свидетельствуют о фонотопической организации слуховых областей коры мозга. Также продемонстрированы данные о восприятии звуков речи в зависимости от возраста и в зависимости от принадлежности воспринимаемых фонем к родному или чужому языку.

В последнее десятилетие благодаря развитию физики низких температур, нелинейной оптики, электроники, вычислительной техники, математического моделирования, статистики, компьютерных и других технологий произошел прорыв в области визуализации мозговых процессов во времени и пространстве. Появилась новая многообещающая область науки - нейроимиджинг (от англ. neuroimaging). Благодаря появлению магнитно-резонансной томографии (МРТ) – одного из методов нейроимиджинга – появилась возможность без хирургического вмешательства заглянуть в любую область мозга человека с миллиметровым разрешением, а с помощью магнитоэнцефалографии – другого перспективного нейроимиджингового метода – локализовать источник нейрональной активности с миллисекундной точностью по данным, бесконтактно зарегистрированным при помощи особых сверхпроводниковых квантовых интерферометрических датчиков (СКВИДов). Особенно эффективным оказывается объединение МЭГ и МРТ при локализации нейрональных источников, к примеру, при исследования слуха и речи.

В исследованиях слуховой функции самым распространенным компонентом вызванных потенциалов (ВП) является отклик N1 (Näätänen, 1987). К примеру, компонент N1 ВП может быть зарегистрирован через примерно 100 мс после начала предъявления любого отдельного стимула. Вместе с N1 широкое распространение получил компонент «негативность рассогласования» (НР), который в английской литературе известен как mismatch negativity (MMN) или magnetic mismatch negativity (mMMN) (когда речь идет о ее магнитном эквиваленте, вызванном поле (ВПол). Компонент НР (или мНР) является коррелятом сенсорной памяти (Näätänen,1999). Активация, которую он отражает, возникает в ответ на предъявление редкого, так называемого девиантного стимула, отличающегося от часто предъявляемого стандартного, и формирующего моментальный  след памяти. В более поздних исследованиях мНР с использованием звуков речи выяснилось, что компонент НР является также коррелятом долговременной памяти, следы которой у взрослых локализуются в левом полушарии (Näätänen et al., 1997). Сегодня НР (мНР) широко используются как метод исследования речи и ее восприятия у детей и взрослых. Незаменимым метод мНР оказывается при изучении автоматических, не требующих вовлечения активного внимания механизмов распознавания фонетической и фонологической информации (Näätänen et al., 2001). Чрезвычайно результативным оказалось использование мНР в исследованиях особенностей звуков, характерных для родного языка. Исследования НР и мНР показали, что активации специфических следов памяти в мозгу наблюдаются не только при восприятии фонем родного языка, но и в процессе обучения иностранному или второму языку. Изменения амплитудно-временных характеристик НР и мНР, связанные с повышением способности распознавать отдельные звуки иностранной речи (к примеру, фонемы) наблюдались как у взрослых (Winkler et al., 1999; Dehaene-Lambertz et al., 2000), так и у детей (Cheour M., 1998, Shestakova et al., 2002). Основываясь на обширном экспериментальном материале НР и мНР, Ристо Наатанен и его коллеги сформулировали представление о сенсорном интеллекте (sensory intelligence) первичных областей слуховой коры (Näätänen et al., 2001).

Многолетние исследования группы Ристо Наатанена показали, что данные области не только вовлечены в процессы обработки акустической информации, но и активируются при выполнении испытуемым сложных когнитивных задач, таких как распознавание звуков речи родного и иностранного языков, распознавание комплексных слуховых паттернов, выделение музыкальных паттернов и многое другое. В рамках данной концепции магнитный эквивалент НР использовался нами для того, чтобы визуализировать мозговые корреляты фонотопических представительств категорий речевых стимулов. Результаты комплексного МЭГ-МРТ исследования речи у русскоязычных испытуемых (Shestakova et al., 2002), проводившегося в лаборатории «Биомаг» Центральной больницы хельсинкского университета (Финляндия), показали, что НР и мНР характеризуют свойство слуховой системы автоматически выделять инвариантную фонетически-значимую информацию в процессе распознавания гласных, произнесенных разными дикторами. Результат анализа эквивалентных токовых источников мНР при использовании оригинальной версии мНР парадигмы «varying–standard» (когда после нескольких предъявлений различных акустических вариантов фонем, принадлежащих к одной и той же категории, формируется сенсорный след памяти, так что в ответ на неожиданное предъявление звука другой категории возникает НР (Shestakova et al., 2002)) показал, что процесс категориального восприятия фонем характеризуется межполушарной асимметрией и доминированием левого полушария. Одновременно с этим, наши работы по мНР–mN1 c использованием парадигмы «varying–standard» (Shestakova et al., 2004), подтвердили и расширили представления о существовании пространственного кодирования информации о категориальной принадлежности фонетических стимулов, что свидетельствует о фонотопической организации слуховых первичных областей коры, данные в пользу которой опубликованы ранее в целом ряде работ (Ohl and Scheich, 1997; Diesch and Luce, 2000; Obleser et al., 2003). Наши данные показывают наличие дифференцированных N1m ответов в мозгу испытуемых в зависимости от категориальной принадлежности речевых стимулов. Особый интерес представляют собой возрастные аспекты развития сенсорного интеллекта. Наши пилотные данные по мНР показали, что способность к категориальному восприятию звуков речи по-разному отражается в коррелятах НР в зависимости от возраста ребенка.