Ознакомительная версия.
Все это очень сложно. И главная причина кроется в том, что ученые пока способны «слушать» только несколько десятков нервных клеток из миллиардов. Это все равно, что пытаться усвоить накопленные человечеством знания, пользуясь лишь несколькими карточками из библиотечного каталога. Однако Кеннеди начал сотрудничать с Фрэнком Гюнтером (Frank Guenther), нейроученым из Бостонского университета и специалистом в области прикладных расчетов и компьютерного моделирования. Последний разработал модель генерации речи нашим мозгом. Благодаря этому удалось установить, что именно делают определенные его части и каким образом они взаимодействуют друг с другом для появления связной человеческой речи. Эта модель сложнее всего того, чего мы успели коснуться в данной книге: мозговая деятельность схематически показана одновременно как с функциональной , так и анатомической точки зрения. Смысл метода в том, чтобы, наблюдая движение отдельных травинок, накопить побольше данных и затем соотнести их с теорией движения воздушных масс.
Чтобы разобраться в модели, рассмотрим приведенную ниже отображающую ее схему, хотя нам и не нужно вникать во все детали. Прежде всего, обратите внимание на то, что каждый блок включает два компонента: функциональное описание, выделенное жирным шрифтом, и соответствующую зону мозга, название которой заключено в кавычки. Стрелки указывают на движение нервных импульсов между ними. «Схема звуков речи» («speech sound map») вверху слева – это своего рода библиотека, набор кодов, соответствующих группам нейронов (clusters of neurons) и включающих все гласные и согласные звуки языка, которым мы пользуемся. Локализация – так называемая зона Брока, физически расположенная в одном из участков коры головного мозга. Повреждение этой зоны вызывает утрату речи, потому что жертва такой травмы не может считывать код, соответствующий фонеме, которую человек хотел бы произнести вслух.
Нейроны, расположенные в этой области, посылают сигналы в двигательную зону коры (блок снизу слева). Последняя содержит набор (библиотеку) определенных репрезентаций, назначение которых – приводить в движение язык и челюсти для воспроизведения тех или иных звуков. Когда человек хочет произнести «л-л-л» (как, например, в слове «дл-л-линный»), именно из этой части мозга и исходит сигнал, заставляющий язык вытянуться вперед и коснуться верхней части передних зубов. При повреждении двигательной зоны коры возникает дизартрия (dysarthria) – расстройство, при котором человек не может совершать губами и языком необходимые артикулирующие движения, хотя мозг в целом прекрасно знает, что именно нужно произнести.
Диаграмма взята из работы Ф. Гюнтера и его коллег «Кортикальные интеракции, составляющие основу воспроизведения звуков речи» [96] .
После того, как библиотека звуков и звуковая зона коры головного мозга завершают свою работу, в действие вступает обратная связь (feedback loop). Она представлена в светло-сером блоке справа. Взгляните также на условное изображение рта в нижней части диаграммы: информация исходит из него точно так же, как и входит, а затем устремляется наверх – к ушам и сенсорной зоне коры. Речь относится к функциям, обеспечивающим выход информации из системы («output» function), однако немалая часть участвующих в этом трафике нервных импульсов направляется как вверх, так и вниз.
Неискушенный человек может подумать, что Кеннеди и Гюнтера интересуют только те данные, которые поступают непосредственно из мозга Эрика. Да, речь – это функция, полностью реализующаяся на выходе из системы. Тем не менее, по ходу дела требуется немало и входящих данных. Мозг слышит речь, которую сам же генерирует, и постоянно, в режиме реального времени, корректирует то, что человек произносит. Вспомните, как, придя на вечеринку, вы невольно начинаете говорить громче обычного. А все потому, что ваши уши слышат ваш голос и посылают сигналы об этом в ваш мозг – в звуковую зону его коры. Та сравнивает услышанное с тем, что предполагала услышать. И нередко посылает сигнал в двигательную зону – с требованием что-то отрегулировать или улучшить. Громче! Тише! Быстрее! Медленнее! Точно так же язык и губы посылают сигналы в соматосенсорную область коры, которая сравнивает текущее положение языка и губ в каждый момент с желаемым. («Сома» означает «телесная», поэтому подразумевается та зона коры, которая отвечает за возникающие в теле ощущения). И вновь, если что-то происходит не так, как надо, посылается соответствующий корректирующий сигнал. А теперь представьте, что вы можете включиться в эту стратегически важную схему извне – перехватывая сигналы, следующие по каналам обратной связи. Иными словами, вы в состоянии участвовать в процессе исправления ошибок (error correction) – причем в режиме реального времени, перехватывая информацию по мере ее поступления. Это значит, что вам станет доступна критически важная информация, раскрывающая ментальные интенции: что именно хочет сделать мозг, а не только то, что фактически совершает ваше тело. Очевидно, что важность таких данных трудно переоценить.
Вероятно, вас интересует, каким образом звуковая и соматосенсорная зоны формируют свои ожидания относительно правильности и неправильности действий. Согласно модели Гюнтера, «звуковая карта» копирует для них данные, подобно тому, как мы копируем электронную переписку, желая направить сообщение не одному, а нескольким адресатам. Эти зоны как бы получают некие подсказки об ожидаемых звуковых сигналах и телесных ощущениях. При малейших расхождениях с тем, о чем «рапортует» тело, возникает запрос на корректировку определенных действий – и она мгновенно производится. Если вживленные в мозг электроды будут улавливать сигналы, связанные с такой корректирующей активностью, мы сможем лучше понимать, какие слова готов сказать наш мозг. В настоящее время исследователи работают с электродами, вживленными только в ту его часть, которая контролирует язык и рот, – на диаграмме модели она указана как «Скорость артикуляции и действия речевого аппарата» («Articulatory Velocity and Position Maps»). В будущем, поделился со мной Гюнтер, они надеются использовать большее количество электродов, размещая их и в других областях мозга.
За пределами схематического изображения модели остался один важный элемент: интенции в сознании Эрика. Если парень улавливает разницу между тем, что намерен сказать (интенция), и тем, что слышится в действительности, значит, он способен регулировать свою нервную деятельность. Как следствие, меняются и поступающие с электродов данные. «Фактически, – пояснял мне Гюнтер, – это Эрик существует в постоянном акустическом поле, а не мы «вытаскиваем» отдельные слова, анализируя активность его нейронов. Он способен в реальном времени слышать то, о чем думает, и может пытаться воздействовать на синтезатор речи. Мы наблюдаем своего рода кумулятивный эффект, поскольку Эрик тоже принимает к сведению ту информацию, которую мы записываем, снимая сигналы с его же нервных клеток. Таким образом, эффективность его усилий растет. Он своим влиянием меняет активность определенных нейронов, стремясь к тому, чтобы она лучше соответствовала звукам, которые выдает синтезатор речи».
Иными словами, наша система не читает сознание в прямом смысле слова, а лишь учит, как это делать все немного похоже на то, как два человека учатся игре фрисби [97] . Каждый из участников бросает летающую тарелочку все точнее и точнее, и оба побуждают друг друга играть все лучше и лучше. И еще Гюнтер сообщил, что у него уже есть версия самообучающейся компьютерной программы, которая как раз и применяется в работе с Эриком. Последняя манипулирует виртуальными органами речи, языком и ртом – для произнесения тех слов, которые она только что услышала. Затем она сравнивает то, что у нее получается на выходе, с тем, что только что было у нее на входе. С каждой следующей попыткой звучание искусственной речи все более приближается к речевому оригиналу. Параллельно на дисплее отображается, каким образом гипотетический мозг в процессе речи активирует различные участки своей коры, – и такое визуализированное моделирование происходящего весьма точно соответствует показаниям функционального магнитно-резонансного сканирования живого мозга.
В определенном смысле компьютерная программа Гюнтера, фактически, становится частью сознания Эрика. Она снимает заряд возбужденных нейронов непосредственно в двигательной зоне коры, она озвучивает фонемы, произнося их вслух, и она же обеспечивает парню прямую обратную связь. То есть делает последнюю постоянно действующей – точно таким же образом, как и обычное человеческое тело.
Но если взглянуть на дело с другой точки зрения, мы не можем считать такую программу частью сознания Эрика, поскольку по каналам обратной связи он не получает никакой двигательной информации. ПО не в состоянии посылать в соответствующую зону его мозга сигналы, связанные с теми ощущениями, которые возникают у человека при изменении положения языка или челюсти. Блок соматосенсорного статуса (somatosensory state map) показан на диаграмме справа. Конечно, эти ощущения остаются за скобками происходящего, потому что речевой аппарат человека заменен динамиком компьютера. Однако все же принципиальная возможность активировать нейроны в соматосенсорной зоне – как если бы язык и челюсть действительно совершали артикулирующие движения – сохраняется.
Ознакомительная версия.
