У пошуках «граматичного» гена
Т. Чернігівська, докт. біол. і філол. наук. Розмову веде канд. мед. наук А. Рилов
Мова - складна діяльність, притаманна тільки людині. Як мозок справляється з її організацією? Які його здатності запрограмовані генетично, а які - розвиваються в процесі навчання? Мовні механізми мозку - предмет вивчення нейролінгвістики, науки щодо нової. Про те, чим займається ця область науки про мозок, розповідає доктор біологічних і філологічних наук Тетяна Володимирівна ЧЕРНІГІВСЬКА, професор Санкт-Петербурзького державного університету. Розмову веде спеціальний кореспондент журналу «Наука і життя» кандидат медичних наук Олександр Рилов.
Малюнки голландського художника Моріца Ешера (1898-1972), які можна тлумачити як роботу дзеркальних нейронів. «Рисуючі руки» (1948) - одна рука дзеркально повторює малюнок інший.
«Чарівне дзеркало» (1946). І в мозку сигнали проходять по дзеркальним нейронам, як істоти за дзеркалом.
Професор Санкт-Петербурзького державного університету Т. В. Чернігівська.
- Найяскравіший відмінність людини від тварин - це мова. Звідки у наших предків взялася здатність розмовляти?
- А ген, що відповідає за мову, вже знайдено?
Адже, крім людей, ніхто в природі не здатний до мови. Звичайно, комунікація є в будь-якій живій системі. Навіть амеби один з одним «розмовляють» хімічним чином. Але мова з особливим граматичним типом його організації є тільки у людини. У нашій мові існують фонеми, морфеми, слова, фрази, тексти. У тварин же - тільки закриті списки сигналів, тобто скільки-то вроджених «слів», не більше кількох десятків. А в людський мозок закладений алгоритм, за допомогою якого ми можемо породжувати нескінченну кількість сигналів.
- Цей алгоритм і програмує «граматичний» ген?
- Можливо. Публікація Пінкера спершу сприйняв як сенсацію. Незабаром з'ясувалося до того ж, що у шимпанзе деякі фрагменти цього гена - FOXP2 - відсутні. Таке відкриття, здавалося б, добре пояснювало, чому тільки у людей є розмовна мова. Дослідники порівняли версії цього гена у людей і шимпанзе, горил, орангутангів, макак і мишей. Виявилося, що людська версія FOXP2 має два ключових відмінності. Вони визначають здатність людини робити мікроруху мовою і гортанню, необхідні для членороздільноюмови. Мова - унікальна здатність, притаманна виключно людям.
Але, на жаль, вже незабаром ген FOXP2 знайшли у кошенят, курчат і навіть у крокодила, який еволюційно відстоїть від людини досить далеко.
- А може, у крокодила цей ген грає якусь іншу роль, скажімо «плакательную»?
- Це малоймовірно. Нещодавно московський фізіолог професор Костянтин Анохін показав, що поломка ще одного з генів (FOXВ1) веде до поразки короткочасної пам'яті, що теж відбивається на мовних функціях, наприклад на читанні. А пам'ять - набагато більш загальна, неспецифічна функція мозку, що йдеться.
- Але якщо не існують спеціалізовані гени мови, то, може бути, відомі якісь інші молекулярно-генетичні основи нашого «олюднення»?
- Виникнення навіть тільки мови навряд чи могло бути обумовлено якоїсь однієї мутацією, не кажучи вже про становлення всього набору чисто людських особливостей мозку. Найважливіша з них полягає в тому, що обсяг мозку в процесі його еволюції збільшувався в основному за рахунок нової кори (області кори головного мозку, тільки намічені у нижчих ссавців, у людини складають основну частину кори).
Однак найзагадковіше властивість гена HAR1 полягає в тому, що його мутація трапилася дуже давно. Минуло багато тисячоліть, протягом яких це чомусь не забезпечувало ніякого видимого прогресу в нашому розвитку.
Ми поки не розуміємо, що раптом дозволило мозку раптово стати незрівнянно більш ефективним, хоча він вже сотні тисяч років мав обсяг, достатній для виникнення складного поведінки і мови. Археологи і антропологи лише фіксують таємничий вибух креативних здібностей древніх людей приблизно 50-70 тисяч років тому. Цілком ймовірно, що саме під час цього вибуху і сформувалися механізми мозку людини, необхідні для виникнення мови і інших наших унікальних здібностей.
- Але ж самі по собі ні мутації, ні збільшення обсягу кори ще не зробили нас людьми. Змінився мозок повинен був почати працювати якось по-іншому. Про це щось відомо?
- Давайте згадаємо про механізми пам'яті і навчання в процесі розвитку людини. Найважливіший з них - мімезис, здатність до копіювання, наслідування, імітації. Відкриття дзеркальних нейронів професором Джакомо Різзолатті і його колегами з Пармского університету, яке вважають найбільшим в нейропсихології за останні десятиліття, підтверджує, наскільки імітація важлива для пізнавального розвитку, та й для виникнення мови.
Дослідники припустили існування в мозку дзеркальних нейронів - основу мимезиса, імітації. Дзеркальні нейрони - це клітини кори мозку, які активуються не тільки тоді, коли організм сам виконує дію, але і коли бачить, як це робить інший. Спочатку Різзолатті виявив ці нейрони у мавп. Дослідники проводили експерименти на макаках, яким вживили в нижню частину лобової кори, що відповідає за рухи, електроди для реєстрації електричної активності нервових клітин. Їжу поміщали в коробку, звідки тварина повинна була її дістати за допомогою спеціальних інструментів. Вражаюче відкриття італійських вчених було зроблено в той день, коли один з дослідників випадково сам виконав ту ж процедуру на очах у мавпи. Тварина на це відреагувало, але абсолютно несподіваним способом. Сама мавпа не ворухнулася. Тому вражаючим для вчених виявилося те, що клітини її рухової кори прийшли в збуджений стан, причому відбиток їх активності став майже дзеркальним відображенням тієї електрофізіологічне картини, яка спостерігалася, коли тварина сама діставало їжу.
До експериментів підключилися американські та британські лабораторії. Дзеркальні нейрони знайшли у людини, але для цього використовували не вживлені електроди, а більш щадні для випробовуваних методи дослідження мозку. За допомогою функціональної магнітно-резонансної та позитронно-емісійної томографії, а також магніто-і електроенцефалографії кілька незалежних дослідницьких груп підтвердили існування в корі головного мозку областей, які активуються як при виконанні людиною певних дій, так і тоді, коли людина просто дивиться або уявляє, як ці дії виконує хтось інший.
Швидше за все, дзеркальні нейрони потрібні нам для того, щоб розуміти дії інших. Ми можемо робити це різними способами. Наприклад, хтось бере з блюдця цукерку. У першому випадку ми могли б описати те, що відбувається за допомогою певної інтелектуальної процедури. Є блюдце і рука, яка виробляє хватательное рух. З цього можна вивести якийсь сенс: людина взяла солодкість. Так виникає розуміння події, що сталася. У другому випадку дія сприймається моторної системою миттєво. Картинка фіксується кірковими нейронами, змушуючи спостерігача відчути цю операцію, як би виконавши її особисто. Це і є спосіб, яким ми сприймаємо чиєсь дію, - за допомогою почуття, а не роздуми. Ось в чому, можливо, і полягає роль дзеркальних нейронів у мозку людини!
До речі, імітація давно використовується в практичній психології. Відомо, що при довірчому спілкуванні люди досить швидко починають копіювати жести, міміку, інтонації один одного. Думаю, що розуміння роботи дзеркальних нейронів допоможе розібратися в природі аутизму і всього спектра подібних порушень, включаючи шизофренію. При цій хворобі людина перестає розуміти, що роблять інші. Йому не хочеться спілкуватися з оточуючими. Це може відбуватися і через ураження дзеркальних нейронів.
Як вважає професор Різзолатті, дзеркальні нейрони - біологічний фундамент і всієї людської культури. Вписатися в неї, увібрати її наш мозок здатний завдяки цим системам.
- Раз вже ми заговорили про культуру, скажіть, чи можна сьогодні пояснити можливості її участі найбільших майстрів, виходячи з наших знань про мозок?
Ми знаємо, що генетично зумовлена тільки загальна архітектоніка мозку, включаючи і міжнейронні зв'язки. Зате мікроархітектура центрів, що беруть участь в пізнавальних функціях, складається щодо випадково вже в процесі розвитку. Примітно, однак, що музичні здібності успадковуються набагато частіше (майже в 80% випадків!), Ніж віршовані, математичні або будь-які інші. Таким чином, в мозку Моцарта спочатку було закладено щось таке, що відрізняло його від інших людей. Аршавский допускає, що Моцарт став Моцартом при зачатті.
- Чи можна бачити вже сьогодні нейропсихологический механізм, який на підсвідомому рівні гальмує наші «тварини» інстинкти? У чому тут може складатися відмінність у роботі мозку социльно нормальної людини і покидька?
- Я сама доповню ваше запитання: а чи дійсно він покидьок? Може, у нього просто зламаний в мозку «людський контролер» над інстинктами?
Не так просто пояснити, що вважати інстинктом. Це щось на зразок гральний карти джокера. Коли немає задовільного пояснення чогось, кажуть: це інстинкт. Вченої така позиція не влаштовує. Наприклад, якщо людина готова запалити світову пожежу, вважаючи за можливе вибирати шлях розвитку людства, - що це? Звільнився з підкірки інстинкт до масового знищення людей? Але чому він пригнічений у інших, готових жертвувати собою заради навіть незнайомих їм співгромадян? Або і там і тут, по суті, одне і те ж - інстинкти, тільки різного забарвлення?
А може, інстинкти тут ні при чому? Вся справа у вихованні, ідеології, моральних орієнтирах? Поки це навряд чи можна пояснити.
- І не можна спертися на нейробиологические дані?
- Ось приклад. У мозку є ділянка - вентромедіального префронтальная кора. Вона відповідає за емоційні реакції. При її ушкодженні або неправильної роботи людина раптом починає поводитися дивним чином. Він набагато більше, ніж здорові люди, схильний пожертвувати життям будь-якого іншого людини (не плутайте з самопожертвою!) Заради блага суспільства або якоїсь ідеї. До того ж пацієнти з порушеннями в цій частині мозку в психологічних тестах неправильно вирішують моральні питання, коли є конфлікт між раціональним вибором, емоціями і совістю.
Ми також знаємо, що є люди імпульсивні, схильні до ризику, що діють миттєво, практично не замислюючись над тим, чи варто взагалі так поступати або краще зупинитися і подумати над наслідками. Прижиттєве і нешкідливе для здоров'я томографічне дослідження їх мозку показало дивовижний факт. У людському мозку є гальмівна мережа нейронів, що включається, як спалах блискавки, всього на кілька мілісекунд для прийняття рішення. У всіх ця мережа працює правильно?