Мозг новорожденного может распознавать сложные звуковые паттерны

Группа исследователей, включая психолингвиста Ютту Мюллер из Венского университета, обнаружила, что новорожденные способны усваивать сложные звуковые последовательности, которые следуют языковым правилам. Это исследование предоставляет давно искомые доказательства того, что способность воспринимать зависимости между несмежными акустическими сигналами является врожденной.

Давно известно, что младенцы могут усваивать последовательности слогов или звуков, которые следуют друг за другом. Однако человеческий язык часто включает в себя шаблоны, которые связывают элементы, которые не являются смежными.

Исследования развития языка показывают, что дети начинают осваивать такие правила на родном языке к двум годам. Однако эксперименты по обучению показали, что даже младенцы в возрасте пяти месяцев могут обнаруживать правила между несмежными элементами, не только в языке, но и в неязыковых звуках, таких как тоны.

«Даже наши ближайшие родственники, шимпанзе, могут улавливать сложные акустические паттерны, встроенные в тона», — говорит соавтор Саймон Таунсенд из Цюрихского университета.

Распознавание образов в звуках является врожденным

Хотя многие предыдущие исследования предполагали, что способность распознавать закономерности между несмежными звуками является врожденной, четких доказательств этому не было — до сих пор. Международная группа исследователей предоставила эти доказательства, наблюдая за активностью мозга новорожденных и шестимесячных младенцев, когда они слушали сложные звуковые последовательности.

В их эксперименте новорожденные — всего несколько дней от роду — подвергались воздействию последовательностей, в которых первый тон был связан с несмежным третьим тоном. Всего через шесть минут прослушивания двух разных типов последовательностей младенцам предъявляли новые последовательности, которые следовали той же схеме, но с другой высотой тона.

Эти новые последовательности были либо правильными, либо содержали ошибку в шаблоне. Используя ближнюю инфракрасную спектроскопию для измерения активности мозга, исследователи обнаружили, что мозг новорожденных мог различать правильные и неправильные последовательности.

Звуки активируют языковые сети в мозге

«Фронтальная кора — область мозга, расположенная сразу за лбом — играет решающую роль у новорожденных», — объясняет Ясуё Минагава из Университета Кэйо в Токио.

Сила реакции лобной коры на неправильные звуковые последовательности была связана с активацией преимущественно левополушарной сети, которая также необходима для обработки языка. Интересно, что шестимесячные младенцы показали активацию в этой же связанной с языком сети при различении правильных и неправильных последовательностей.

Исследователи пришли к выводу, что сложные звуковые паттерны активируют эти языковые сети с самого начала жизни. В течение первых шести месяцев эти сети становятся более стабильными и специализированными.

Ранний опыт обучения имеет решающее значение

«Наши результаты показывают, что мозг способен реагировать на сложные закономерности, подобные тем, что встречаются в языке, с самого первого дня», — объясняет Ютта Мюллер с кафедры лингвистики Венского университета.

«То, как области мозга соединяются в процессе обучения у новорожденных, позволяет предположить, что ранний опыт обучения может иметь решающее значение для формирования сетей, которые впоследствии поддерживают обработку сложных акустических паттернов».

Эти идеи являются ключом к пониманию роли стимуляции окружающей среды в раннем развитии мозга. Это особенно важно в случаях, когда стимуляция отсутствует, неадекватна или плохо обрабатывается, например, у недоношенных детей.

Исследователи также подчеркнули, что их результаты показывают, как нелингвистические акустические сигналы, такие как последовательности тонов, используемые в исследовании, могут активировать языковые сети мозга. Это открывает захватывающие возможности для программ раннего вмешательства, которые могли бы, например, использовать музыкальную стимуляцию для содействия развитию языка.

Результаты были опубликованы в журнале PLOS Biology.