Наш мозг ведёт себя как идеальный диспетчер: распределяет слова, чтобы не было аварий

Мозг человека обрабатывает речь не хаотично, а строго по расписанию — как метро, где каждый состав движется по своему маршруту. Учёные Нью-Йоркского университета (NYU) выяснили, что мозг распределяет потоки информации между различными зонами, чтобы не перегружаться при восприятии речи. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Как работает "метро мозга"

По данным команды психологов и лингвистов NYU, при восприятии речи разные участки мозга действуют согласованно, передавая данные друг другу по цепочке. Каждый "поезд" отвечает за свой тип информации — звуки, грамматику или смысл.

"Полученные данные помогают объяснить, как мозг сохраняет ясность восприятия даже при большом объеме информации", — пояснил профессор Алек Маранц, один из авторов работы.

Исследователи назвали этот принцип иерархическим динамическим кодированием. Он позволяет мозгу одновременно анализировать несколько уровней речи: акустический, синтаксический и семантический.

Почему сравнение с метро оказалось точным? Потому что в системе речи, как и в транспортной сети, каждый элемент движется по своей линии и строго в своём ритме, не мешая другим. Благодаря такому распределению мозг избегает "заторov" — когнитивных перегрузок.

Как проходил эксперимент

Учёные использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ) — метод, фиксирующий мельчайшие изменения магнитных полей, создаваемых активностью нейронов. Участники эксперимента слушали аудиокниги, пока исследователи наблюдали, как разные зоны мозга взаимодействуют при восприятии речи.

Анализ показал, что звуковая информация сначала активирует слуховую кору, затем передается в области, отвечающие за грамматику, и только после — в зону смыслового анализа. Процесс напоминал эстафету, где каждая станция принимает и передаёт "пассажиров" — фрагменты информации.

А что если речь ускорить или добавить шум? Мозг всё равно сохраняет способность к пониманию, просто перераспределяет нагрузку между зонами. Быстрее всего он обрабатывает звуки, а дольше — смысловые связи.

Этот механизм объясняет, почему человек способен различать слова даже при плохом звуке или разговоре нескольких людей одновременно.

Что нового показало исследование

Ранее считалось, что каждая зона мозга имеет фиксированную функцию: одни области отвечают за звуки, другие — за смысл. Однако результаты эксперимента показали: границы между функциями условны.

Те же участки мозга могут участвовать в разных стадиях восприятия, если информация поступает в определённой временной последовательности. Это делает систему гибкой и устойчивой к помехам.

Почему это открытие важно для нейронауки? Оно показывает, что мозг — не набор отдельных модулей, а динамическая сеть, где функции постоянно перераспределяются. Такой подход помогает объяснить феномены речи — например, как мы понимаем ускоренные подкасты или иностранный акцент.

Ошибка старых моделей заключалась в избыточной "жёсткости": они представляли мозг как схему с фиксированными областями. Новые данные доказывают, что структура мозга ближе к транспортной системе, где маршруты могут меняться в зависимости от потока пассажиров — слов и смыслов.

Практическое значение

Результаты исследования могут помочь разработать новые методы диагностики и реабилитации при нарушениях речи, в частности при афазии - расстройстве, возникающем после инсульта или травм.

Если мозг способен гибко перераспределять функции, значит, восстановление речи возможно не только через "повреждённые" зоны, но и за счёт адаптации соседних участков.

А что если применять этот принцип в обучении языкам? Понимание иерархического кодирования может стать основой для методик, развивающих слуховую гибкость — например, тренингов по восприятию быстрой или иностранной речи.

По словам учёных, мозг способен подстраиваться под ритм речи, словно станция под расписание поездов. Чем лучше согласованы "линии", тем устойчивее восприятие.

Новая модель понимания речи

Открытие NYU ставит под сомнение традиционное деление мозга на изолированные зоны Брока и Вернике, отвечающие за речь. Вместо этого исследователи предлагают рассматривать восприятие как процесс временной синхронизации между множеством областей.

А что если этот принцип применим не только к речи? Вероятно, подобным образом мозг обрабатывает и другие сложные потоки — музыку, визуальные сцены, язык жестов. Это может объяснить, почему человек способен распознавать смысл даже при частично искажённой информации.

Такой подход открывает перспективы для изучения искусственного интеллекта: моделирование динамических связей мозга может сделать системы распознавания речи ближе к человеческому восприятию.