ЯЗЫКОВЫЕ ОРГАНЫ И ГРАММАТИЧЕСКИЕ ГЕНЫ 3 страница
Ментальный тезаурус особенно часто бывает разорванным на куски с гладкими краями. Среди страдающих аномией (имеющих проблемы с употреблением существительных) у разных больных проблемы с разными видами существительных. Одни могут употреблять конкретные существительные, но не абстрактные, а другие — абстрактные, но не конкретные. Одни могут употреблять существительные, обозначающие неодушевленные предметы, но испытывают трудности с одушевленными, а другие могут употреблять названия одушевленных предметов, но испытывают трудности с неодушевленными. Кто-то может назвать животных и овощи, но не части тела или виды еды, одежды, транспортных средств и мебели. Наблюдаются больные, у которых проблемы со всеми существительными, кроме тех, которые обозначают животных; больные, которые не могут назвать части тела; больные, которые не могут назвать предметы, обычно находящиеся внутри помещения; больные, которые не могут назвать цвета, и больные, у которых проблема с личными именами. Один больной не мог называть фрукты и овощи, он мог назвать абаку[120] или сфинкса, но не яблоко или персик. Психолог Эдгар Цуриф, подшучивая над привычкой неврологов давать причудливое название каждому синдрому, предложил, чтобы это называлось аномией на бананы или «бананомией».
Означает ли это, что в мозге имеется сельскохозяйственный отдел? Такого еще не было обнаружено, как не было обнаружено и центров, отвечающих за флексии, следы, фонологию и т.д. Закрепление ментальных функций за теми или иными областями мозга не имело успеха. Часто можно встретить двух больных с повреждениями в одной и той же общей области, но с разными видами нарушений или больных с одним и тем же нарушением, но повреждениями в разных областях. Иногда ограниченное нарушение, такое как неспособность называть животных, может быть следствием обширных повреждений, охватывающей весь мозг дегенерации или удара по голове. В десяти процентах случаев больной с повреждениями в районе зоны Вернике может страдать афазией, сходной с афазией Брока, а больной с повреждениями в районе зоны Брока может страдать афазией, сходной с афазией Вернике.
|
|
|
Почему же так трудно составить атлас мозга, где бы указывались области, отвечающие за разные части языка? В соответствии с теорией одной научной школы, таковых просто нет — мозг это шмат мяса. За исключением того, что относится к чувствам и движению, ментальные процессы — это модели нейронной активности, которые разбросаны по всему мозгу наподобие голограммы. Но теория шмата мяса плохо соотносится с поразительно специфическими проблемами у многих больных с повреждениями мозга и начинает устаревать в «идущем под знаком мозга» десятилетии. Используя инструменты, становящиеся все совершеннее от месяца к месяцу, нейробиологи наносят на карту мозга обширные территории, ранее, в старых учебниках, носившие название «ассоциативные зоны коры головного мозга», и очерчивают десятки новых участков со своими собственными функциями или видами обработки материала, как например: зрительные области, специализирующиеся на формах объектов; пространственная планировка; цвет; объемное ви́дение в 3-х измерениях; простое движение и сложное движение.
|
|
|
Насколько нам известно, в мозге могут быть участки, ответственные за такие специфические процессы, как составление именных групп и метрических деревьев; наши методы изучения человеческого мозга все еще настолько примитивны, что мы не смогли бы их обнаружить. Возможно эти участки выглядят, как горошины или пятнышки или полоски, разбросанные по основным языковым областям мозга. Это могут быть завитки неправильной формы, похожие на избирательные округа с искаженными для политических махинаций границами. У того или иного конкретного человека эти участки могут быть смещены или протянуты по разным выпуклостям и складкам мозга. (Такой порядок расположения наличествует в тех системах мозга, которые нами лучше изучены, например, в зрительной системе.) А если это так, то те огромные воронки, которые мы называем мозговыми повреждениями, и те пятнистые снимки, которые мы называем ТПЭ-сканированием, оставят их местонахождение в неизвестности.
|
|
|
Уже существуют свидетельства того, что мозговая структура, ответственная за обеспечение языковой функции, может быть организована не так непрямолинейно. Нейрохирург Джордж Оджеманн, последователь методики Пенфилда, стимулировал электрическим разрядом различные участки находящегося в сознании открытого мозга. Он обнаружил, что стимуляция в пределах участка, диаметром не больше нескольких миллиметров, может вызвать нарушение какой-то одной функции, например, способности повторить или закончить предложение, назвать предмет или прочесть слово. Но эти точки были разбросаны по всему мозгу (большей частью, но не преимущественно, — в районе сильвиевой борозды) и по-разному располагались у разных людей.
Исходя из назначения мозга, не удивительно, что языковые подцентры так замысловато сгруппированы или разбросаны по мозговой коре. Мозг — это орган особого типа — он производит вычисления, и, в отличие от органов, которые призваны что-то перемещать в физическом мире, таких как сердце или бедро, мозг не нуждается в том, чтобы его функциональные части были плотно пригнаны друг к другу в удобной для их соединения форме. До тех пор, пока существуют связи внутри нейронной микросхемы, ее части могут находиться в разных местах, но делать одно и то же, подобно тому, как провода, соединяющие ряд компонентов электроцепи, могут быть помещены в корпус прибора беспорядочным мотком, или тому, как штаб-квартира корпорации может размещаться где угодно, имея хорошо отлаженную связь со своими заводами и складами. Это представляется особенно верным по отношению к словам — повреждения или электрическая стимуляция широких областей мозга может вызвать трудности при назывании объектов. Слово — это пучок разных видов информации. Возможно, каждое слово можно сравнить с втулкой колеса, которая может располагаться где угодно на большом пространстве, если только его спицы достигают тех частей мозга, где хранится его звуковой образ, особенности синтаксического употребления, его логика и внешний вид того, что это слово обозначает.
|
|
|
Развивающийся мозг может выгодно использовать лишенную четкой формы сущность вычислительных операций, чтобы расположить языковые системы с определенной гибкостью. Например, у разнообразных областей мозга есть потенциал образовывать точные системы связей между языковыми компонентами. Изначальная предрасположенность заставляет эти системы размещаться на типичных для них местах; альтернативное расположение при этом подавляется. Но если первоначальные места расположения будут как-то повреждены, на протяжении какого-то критического периода времени, языковые системы могут быть образованы в другом месте. Многие неврологи полагают, что именно поэтому языковые центры у меньшинства людей (но значительного меньшинства!) расположены в неожиданных местах. Роды — это травмирующий процесс не только по всем известным психологическим причинам. Голова ребенка в родовом канале сжимается как лимон, и новорожденные часто переносят микроинсульты или более значительные кровоизлияния в мозг. Взрослые люди с аномальным расположением языковых областей могут быть поправившимися жертвами этих родовых повреждений. Сейчас, когда аппараты МРО широко распространены в центрах исследований мозга, посещающим эти центры журналистам и философам могут вручить в качестве сувенира фотографию их мозга. Время от времени на таких фотографиях можно обнаружить вмятины размером с арахис, не вызывающие, однако, никаких побочных эффектов, помимо дружеских шуток о том, что у владельца этой вмятины дефективность на лбу написана.
Точки, отвечающие за языковые функции, так трудно локализовать еще по одной причине. Некоторые виды языковых знаний могут храниться в многочисленных экземплярах (более высокого или низкого качества) в разных местах. Кроме того, к тому времени, когда людей, перенесших инсульт, уже можно систематически тестировать, они успевают восстановить некоторые языковые способности, отчасти за счет общих способностей к рассуждению. А неврологи — это не электротехники, которые могут затронуть щупом входящий или выходящий провод некого компонента, чтобы изолировать его функцию. Они должны «простукать» пациента целиком через его глаза, уши, рот и руки; и на пути между вызываемым раздражением и получаемой реакцией существует много полустанков. Например, называние объекта включает его распознавание, поиск его статьи в ментальном словаре, поиск его звукового образа, его произнесение и, возможно, проверку результата на ошибки в момент прослушивания. Проблема с называнием объектов может возникнуть при сбое в любом из этих процессов.
Есть некоторая надежда, что вскоре мы сможем лучше локализовать ментальные процессы, поскольку сейчас быстро разрабатываются более точные технологии отображения мозга. Одна из них это функциональное МРО, которое точнее, чем ТЭП, может измерить, с какой силой работают различные части мозга во время ментальной деятельности того или иного типа. Другой пример — это магнито-энцефалография, которая, как и ЭЭГ, может точно установить ту часть мозга, от которой исходит электромагнитный сигнал.
* * *
Мы никогда не разберемся в сущности языковых органов и грамматических генов, если ограничимся поиском участков мозга размером с почтовую марку. Вычислительные процессы, лежащие в основе ментальной жизни, возможны благодаря связям в хитроумных сетях, из которых и состоит кора головного мозга, сетях из миллионов нейронов, где каждый нейрон соединен с тысячами других, действующих в тысячные доли секунды. Что же мы увидим, если покрутим колесико микроскопа и пристально вглядимся в микросхему языковых областей? Никто этого не знает, но мне хотелось бы предложить вам обоснованную версию. Парадоксально, но это именно та сторона языкового инстинкта, о которой нам известно меньше всего и которая важнее всего, поскольку именно здесь заложены истинные причины говорения и понимания. Я предлагаю вам инсценировку того, как может выглядеть обработка грамматической информации с точки зрения нейрона. Не стоит принимать это слишком уж всерьез — это просто демонстрация того, что принцип языкового инстинкта сравним с принципом случайности попадания в лузу биллиардного шара в физическом мире, а сам языковой инстинкт — это не что-то туманное, названное биологическим термином.
Моделирование работы нейронной сети основано на упрощенной модели нейрона. Этот нейрон может делать всего несколько вещей. Он может быть активным или неактивным. В активном состоянии он посылает сигнал по своему аксону (проводнику внешней связи) к другим клеткам, с которыми он соединен; эти соединения называются синапсами. Синапсы могут быть возбуждающими или подавляющими и могут передавать импульсы разной силы. Нейрон-адресат суммирует любые сигналы, поступающие от возбуждающих синапсов, вычитает любые сигналы, поступающие от подавляющих синапсов, и если сумма превышает некий порог, то нейрон, принимающий сигнал, сам становится активным.
Если сеть подобных нейронов-моделей достаточно велика, то она может выступать в роли компьютера, вычисляющего ответ на любой точно поставленный вопрос, подобно ползавшей по странице машине Тьюринга из главы 3, которая смогла сделать вывод, что Сократ смертен. Это стало возможно потому, что нейроны-модели могут быть соединены несколькими простыми способами, превращающими их в «логические клапаны» — приспособления, способные моделировать логические отношения «и», «или» и «не», лежащие в основе дедукции. Значение логического отношения «и» состоит в том, что утверждение «А и Б» верно тогда, когда верно А и верно Б. Клапан И, моделирующий это отношение, будет открыт в том случае, если открыты все его входы. Если допустить, что порог для нашей модели нейрона — это 0,5, то комплект входящих синапсов, вес каждого из которых меньше, чем 0,5, но сумма которых больше, чем 0,5, скажем — 0,4 и 0,4, будет функционировать как клапан И, как показано на левой схеме:
Значение логического отношения «или» состоит в том, что утверждение «А или Б» верно тогда, когда верно А или верно Б. Отсюда следует, что клапан ИЛИ будет открыт тогда, когда хотя бы один вход открыт. Для обеспечения этого каждый синаптический вес должен быть больше, чем нейронный порог, скажем 0,6, как показано на средней схеме. И наконец, значение логического отношения «не» состоит в том, что утверждение «НЕ А» верно тогда, когда А ложно и наоборот. Отсюда следует, что клапан НЕ должен закрываться, если открыт его вход и наоборот. Это обеспечивается тормозящим синапсом, показанным справа, чей негативный вес достаточен, чтобы сделать неактивным выходящий нейрон, который в противном случае всегда активен.
А вот как нейронная сеть может вывести относительно сложное грамматическое правило. Английская флексия -s, как например в Bill walks ‘Билл идет’ — это суффикс, который должен быть применен при следующих условиях: когда подлежащее стоит в третьем лице И в единственном числе И глагол в настоящем времени И действие происходит постоянно (таков его «вид», если говорить в лингвистических терминах), но НЕ тогда, когда глагол неправильный, как например: do ‘делать’, have ‘иметь’, say ‘говорить’ или be ‘быть’ (ведь мы говорим Bill is ‘Билл есть’, но не Bill be’s ). Нейронная сеть, которая вычисляет эти логические отношения, выглядит так:
Во-первых, существует банк нейронов, отвечающих за характеристики флексии (нижняя половина схемы, слева). Релевантные характеристики соединены через клапан И с нейроном, отвечающим за комбинацию 3-го л. ед. ч. настоящего времени и постоянного вида (обозначенный «3енп»). Этот нейрон возбуждает нейрон, соответствующий флексии -s, который в свою очередь возбуждает нейрон, соответствующий фонеме z в банке нейронов, отображающих произношение суффиксов. Если это правильный глагол, то на этом все требуемое для суффикса вычисление закончено; произношение основы слова так, как оно указано в ментальном словаре, просто копируется элемент за элементом в нейроны основы слова по тем соединениям, которые я не обозначил. (То есть формой слова to hit будет просто hit + s, а формой слова to wug — wug + s. ) Для неправильных глаголов, таких как be, этот процесс должен быть заблокирован, иначе нейронная сеть будет продуцировать неправильные be’s. Поэтому нейрон комбинации 3енп также посылает сигнал нейрону, отвечающему за всю нерегулярную форму is. Если человек, чей мозг мы сейчас моделируем, собирается использовать глагол be, то нейрон, отвечающий за глагол be, уже активен, и он тоже сообщает активацию нейрону is. Поскольку два входных сигнала к is соединены как клапан and ‘и’, оба должны включаться, чтобы активизировать is. Иными словами, если и только если человек одновременно думает о be и о третьем лице—единственном числе—настоящем времени—постоянного вида (хабитатива), то тогда будет активизирован нейрон is. Нейрон is тормозит флексию -s через клапан НЕ, образованный тормозящим синапсом, который предотвращает появление ises или he’s, но активизирует гласный i и согласный z в банке нейронов, отвечающих за основу слова. (Разумеется, я опустил многие нейроны и многие соединения с остальными частями мозга.)
Я от руки соединил нейроны в этой сети, но это специфические английские соединения, и в реальном человеческом мозге их еще предстоит изучить. Продолжая нашу фантазию на тему нейронных сетей, попробуйте вообразить себе, как такая сеть может выглядеть в мозге младенца. Допустим, что каждая из совокупностей нейронов там уже есть изначально. Но везде, где я проводил стрелочку от одного-единственного нейрона в одной совокупности (кружку) к одному-единственному нейрону в другой, вообразите себе пучок стрелочек от каждого нейрона в одной совокупности к каждому нейрону в другой. Это соответствует тому, появления чего ребенок на врожденном уровне там и «ожидает»: например, суффиксов того или иного лица, числа, времени или вида, а также возможных нерегулярных форм для комбинаций вышеперечисленного; но при этом ребенок не знает наверняка, какие комбинации, суффиксы или нерегулярные формы встретятся в определенном языке. Их усваивание соответствует укреплению некоторых синапсов, на которые указывают стрелочки (обозначенные на схеме), и тому, что другие остаются невидимыми. Это может функционировать следующим образом. Представьте себе, что когда ребенок слышит слово с z в суффиксе, то активируется нейрон z в совокупности, соответствующей суффиксу на правом краю схемы, а когда ребенок думает о третьем лице, единственном числе, настоящем времени и постоянном виде (составные части воспринимаемого им события), то эти четыре нейрона на левом краю тоже активизируются. Если активизация распространяется назад так же, как и вперед, и если синапс укрепляется каждый раз при активизации в то же время, когда уже активен нейрон внешней связи, то укрепляются все синапсы — связи между «3-е», «единственное», «настоящее», «постоянный» — с одной стороны, и «z» — с другой стороны. Стоит этому повториться достаточное количество раз — и отчасти специфицированная нейронная сеть у новорожденного приобретает вид, характерный для взрослого человека (что я и описал).
Давайте еще больше увеличим масштаб наблюдаемых объектов. Какой же первопаяльщик позаботился о том, чтобы между совокупностями нейронов были врожденные потенциальные соединения? Эта одна из самых «горячих» тем в современной неврологии, и мы начинаем получать смутное представление о том, как закладываются связи в мозге эмбриона. Конечно, имеются в виду не языковые области у человека, но глазные яблоки у дрозофил, зрительные бугры у африканских хорьков и зрительные участки коры головного мозга у кошек и обезьян. Нейроны, предназначенные стать частью определенных областей коры, зарождаются в специфических областях вдоль стенок желудочков — наполненных жидкостью полостей в центре мозговых полушарий. Затем они перемещаются наружу по направлению к черепу до своего итогового местонахождения в коре головного мозга вдоль канатиков, образованных вспомогательными клетками, которые вместе с нейронами составляют массу мозга. Соединения между нейронами на различных участках коры часто образуются тогда, когда являющаяся целью соединения область испускает некоторое химическое вещество, и аксоны, растущие в разных направлениях от источника этого вещества, «вынюхивают» его и следуют тому направлению, в котором увеличивается его концентрация, подобно тому, как корни дерева растут в сторону источников жидкости и удобрений. Аксоны также чувствуют присутствие специфических молекул на тех поверхностях (состоящих из вспомогательных клеток), к которым они продвигаются, и могут сами определять свое направление, подобно Гензелю и Гретель, которые шли, ориентируясь на хлебные крошки. Как только аксоны достигают близости целевой области, могут образоваться более точные синаптические соединения, потому что на поверхности растущего аксона и нейрона-цели есть определенные молекулы, подходящие друг к другу как ключ и замок, которые прочно сцепляются друг с другом. Но в то же время эти изначальные соединения обычно довольно беспорядочны, поскольку нейроны обильно высылают вперед свои растущие аксоны, которые соединяются с любыми неподходящими целями. Неподходящие соединения отмирают, возможно, из-за того, что их цели не могут обеспечить химические вещества, необходимые для их выживания, а возможно, и из-за того, что образованные ими связи недостаточно используются, когда мозг начинает работать во время внутриутробного развития.
Старайтесь не отставать от меня во время этого нейро-мифологического дознания — мы начинаем приближаться к «грамматическим генам». Те молекулы, которые направляют, соединяют и сохраняют нейроны, — это белки. Структура белка определяется геном, а ген — это последовательность оснований в цепочке ДНК, которая находится в хромосоме. Ген начинает функционировать благодаря «транскрипционным факторам» и другим регулирующим молекулам — тем аппаратам, которые считывают последовательность основ где-либо в молекуле ДНК и раскрывают соседнюю цепочку, позволяя этому гену быть расшифрованным в РНК, которая затем переводится в белок. Как правило, эти регулирующие факторы сами являются белками, поэтому процесс построения организма — это хитроумное чередование того, как ДНК образует белки, некоторые из которых взаимодействуют с другими ДНК для образования новых белков и т.д. Небольшие различия во времени образования и количестве белков могут иметь огромные последствия для строящегося организма.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 222; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!