Как мозг классифицирует звуки речи

---

«Команда исследователей сообщает, что мозг не реагирует на отдельные сегменты звуков, известные как фонемы (например, на звук б в слове "бой"), но вместо этого способен распознавать простейшие языковые элементы.

---

"Данный процесс напоминает работу зрительных детекторов для краев и форм, которые позволяют распознавать объекты, например бутылки, в независимости с какой точки зрения мы их рассматриваем", - говорит ведущий автор работы Эдвард Чанг.

---

Специальные зоны в речевых центрах отслеживают общие характеристики у звуков, создающиеся при перемещении губ, языка или голосовых связок, сходных по акустике и произношению, благодаря чему мы распознаём их вне зависимости от особенностей дикции говорящего.

---

Одни группы нейронов ("узнают") избирательно реагируют на:

---

- взрывные согласные (смычные) – п, т, к, б, г (губы и язык препятствуют движению воздуха, вырывающегося из лёгких),

---

другие – на фрикативные согласные (щелевые согласные), такие как с, з и в (они лишь частично заслоняют дыхательные пути, создавая трение воздуха).

---

- гласные заднего ряда

---

- гласные переднего ряда вместе с полугласными согласными.

---

"Изучив все звуки английской речи, мы обнаружили, что мозг имеет системную организацию для основных звуковых единиц. Мы преобразуем звуки в значения, фонемы в слова, а слова – в смысл, – подводит итоги Чанг (Edward F. Chang). – Это похоже на структурирование элементов периодической таблицы".

---

---

"Когда мы слышим чью-то речь [разные звуки], "загораются" различные области мозга, – комментирует один из авторов работы Нима Месгарани (Nima Mesgarani). – По сути, мы слышим поток различных элементов речи".

---

Мы можем узнать звуки речи независимо от того, кто и как их говорит: громко, тихо, растягивая слова или, наоборот, торопливо. «Б» мы услышим как «б», а «п» как «п» при любой дикции (разумеется, особо клинические случаи не в счёт). Отсюда можно сделать вывод, что в нашем мозге, вероятно, есть особая система, которая различает такие элементарные речевые единицы. Осталось только эту систему найти.

---

Например, среди согласных есть так называемые взрывные, которые характеризуются одинаковой манерой произношения и обладают рядом общих звуковых черт. Вот именно такие общие характеристики, объединяющие согласные — взрывные, фрикативные или сонорные, — и регистрировали нейроны зоны Вернике (верхней височной извилины/STG). Благодаря этому умению мозга различать систематические признаки звуков речи мы можем узнать звук «б» независимо от особенностей дикции говорящего.

---

Разумеется, мозг способен различать и отдельно взятые звуки, но в данном случае речь идёт о нейронных кластерах, которые сильнее реагируют именно на классовые признаки речевых звуков и не обращают внимания на индивидуальные отличия «б» от «д».

---

Похожая вещь есть и у обезьян, так что те, кто занимается проблемой возникновения речи, получили новую пищу для размышлений.  "phoneme similarity space in STG is driven more by auditory-acoustic properties than articulatory ones"

---

P.S. Давно хотел сказать, что эпилептикам, участвующих в экспериментах, нужно поставить памятник за вклад в науку!

---

См. также по теме

---

А) "Получена детальная карта речевых паттернов, по разному запускающих единый нервно–мышечный аппарат звукопроизношения (язык, губы, челюсть и голосовые связки гортани)":

---

1. У гласных и согласных — разные группы нейронов, спасибо им за членораздельность.

---

2. Нейроны выделены в функциональные блоки — звуки на кончике языка (переднеязычные - [С],[З],[Ш]), с задней поверхности языка [Г], [К], [Х], губные звуки [М],[В],[Ф].

---

Нейронная активность для чистых гласных звуков разделилась на две части: та, которая нужна для округления губ (лабиализованные - [о],[у]), и необходимая для звуков ([а],[и], [ы], [э]), где губы округлять не нужно.

---

3. Мозг воспроизводит речь не фонетически (на слух), а механически (через сложную нервно–мышечную память звукообразования). То есть образец для сравнения — не звучащее слово, а набор движений языка, голосовых связок, губ и щёк[1].

---

Давно заметил, что длительное пребывание в новой языковой среде приводит к забыванию вокализации родного языка, что объясняет смешной акцент (американизация русского, например) по возвращению.

---

4. Скороговорки с похожими согласными (С и Ш, например) приводят к одновременной активации пересекающихся по общим паттернам нейронов. То есть сложность произнесения скороговорок определяется близостью групп нейронов, которые нужны для произнесения чередуемых в них звуков. Мозг ориентируется не на итоговый звук, а на работу языка.

---

В будущем, надеются авторы работы, эти сведения помогут в терапии речевых расстройств, от лёгких дефектов речи до немоты.

---

“If we can crack the neural code for speech motor control, it could open the door to neural prostheses,” Hickok says. “There are already neural implants that allow individuals with spinal-cord injuries to control a robotic arm. Maybe we could do something similar for speech?”

---

Источник

---

Б) Незаметная смерть распознавания речи.

---

В) Как заставить машину понимать живую речь?”

---

Источник ВКонтакте

---

P.P.S. Забавно, что системы коммуникации животных строятся тем же способом. Они базируются на системе оппозиций, задающих незначимые «атомы поведения» - модели движений (элементарные двигательные акты, ЭДА), и на устойчивых корреляциях по времени предъявления ЭДА. Последние «стягивают» их в уже значащие «молекулы поведения» - демонстрации, так что здесь наблюдается «двойное членение», присущее также и языку. Кроме случаев, о которых уже писал, см. «расшифровку» сигнальных систем маскового ткача[2] или полосатого мангуста, устроенных» именно так.

---

---

Понятно, что это изоморфизм, а не гомология, но красивый, и, главное, превосходно укладывающийся в параллелизм форм инстинктивного и выученного, который наблюдается и между разными видами животных, и между людьми и животными.

---