Цереброполис под властью голоса
Мозг, драгоценное вместилище наших эмоций и мыслей, создает наш голос.
12 апреля 1861 года в больницу к доктору Полю Брока доставили больного Леборна с гангренозным воспалением ноги. Однако врача заинтересовало не столько воспаление, сколько ущербность речи Леборна. Больной произносил только слог «тан». Однако ни паралича ротоглотки, ни лицевых аномалий, ни каких-либо иных отклонений у него не наблюдалось. И все же он не мог произнести ничего, кроме одного слога. Это был его единственный способ речевого общения. Все остальные функции организма работали нормально. Он понимал обращенную к нему речь, когнитивная функция не была нарушена. 17 апреля 1861 года, то есть через несколько дней после поступления в больницу, Леборн скончался от гангрены. Вскрытие показало поражение на уровне коры левого полушария, а точнее, в третьей лобной извилине. Так была открыта область речи. На следующий день Поль Брока изложил свои наблюдения Антропологическому обществу, секретарем которого являлся. Брока сделал вывод, что поражение лобной доли повлекло за собой потерю речи. Так впервые была обнаружена локализация человеческого голоса. Нейрохирург в больнице парижского пригорода Кремлен-Бисетр, профессор парижской Медицинской школы, Брока первым показал, что в коре головного мозга имеются особые зоны, отвечающие за определенные ментальные функции. Связь между речевыми нарушениями и церебральными повреждениями установлена. Один из центров этой связи – ибо так тоже именуют различные зоны головного мозга – теперь называется центром Брока. Он есть только у человека и выступает основной характеристикой человеческого голоса. Этот подход стал первым шагом в объединении «церебральной функции и воспроизведения речи». Так родилась нейроанатомия, которая уже в XIX столетии увлекла ученых на поиски раскрытия тайн нашего мозга.
Опубликовав свое открытие, Брока привлек к проблеме внимание многих исследователей. Карл Вернике дополнил открытие Поля Брока. Немецкий психоневропатолог, он изучал медицину в университете в Бреслау и нейропсихиатрию в Вене, где работал под руководством Генриха Ноймана; неизгладимое впечатление произвели на него также полгода работы у Теодора Г. Мейнерта. В докторской диссертации «Афазический симптомокомплекс» (1874) Вернике описал вторичную форму сенсорной афазии, затрагивающей восприятие и понимание речи. Церебральная зона, отвечающая за понимание и произношение связной речи, носит его имя: зона Вернике. Эта зона запоминает «акустический облик» слова, «отпечатавшийся» в коре головного мозга после того, как слово услышано. Вернике пишет о существовании настоящей внутренней лексики нашего мозга. Расстройства, влияющие на понимание слов, он связывает с четко локализованным поражением на уровне задней части первой височной извилины. Первые шаги в исследовании мозга как командного центра голоса сделаны.
Обучение словам требует наличия слуха. Слуховая область мозга располагается в коре правого и левого полушария головного мозга. Но вот интересный факт: одностороннее поражение слуховой зоны вызывает небольшое ухудшение восприятия и направления звука, но не глухоту. Ибо слушание происходит с двух сторон. Попадая в левое ухо, информация из него поступает в левое полушарие, а также – иным путем – в полушарие правое. Тот же процесс происходит и в правом ухе. Удивительный факт: если стимулировать зону слуха в коре головного мозга, человек уловит только музыкальные частоты, высокие или низкие, но никогда слова. Только к середине XX в. американский нейропсихолог Норман Гершвин уточнил значение различных церебральных проекций человеческого голоса. При понимании и воспроизведении членораздельной речи зона Вернике и центр Брока дополняют друг друга.
Поражение зон Брока и Вернике имеют различные последствия. Каждый центр в коре головного мозга играет свою специфическую роль.
Вернике «пишет слово», Брока «читает вслух»
Афазия Брока возникает при поражении центра Брока, например в результате инсульта. Голос меняется в худшую сторону. Но еще больше страдает воспроизведение речи и образование слов. Речь замедляется, становится путаной, в «телеграфной манере», превращается в череду слогов. Воспроизведя несколько фонем, пациент умолкает, затем продолжает без связи и ритма. Слово «солнце» произносится как «ссс… со… лнце». Не соблюдается грамматика. Фраза рассыпается. Пациент все понимает, но не может заставить понять себя.
Поражение зоны Вернике имеет иные симптомы. Речь не исчезает. Лексика, наш внутренний словарь, накопленный за много лет, сокращается. Пациент говорит безудержно. Фраза может быть построена правильно, звучание удовлетворительное, но он говорит, говорит, говорит… Это неконтролируемое и не поддающееся пониманию речевое возбуждение. Последовательность слов во фразе соблюдается, но слова, собранные во фразу, не значат ничего. Слово искажается, изменяется звучание фонем: «сальце» вместо «солнце», «дофин» вместо «дельфин». Происходит нарушение фонемного ряда.
Все эти явления были хорошо известны в Древнем мире. В египетских папирусах фараонов иероглифы сообщают нам, что почти три тысячи лет назад производили операции на мозге: «Когда ты будешь осматривать человека, у которого пробит висок, и позовешь его, а он не ответит, значит, он утратил дар речи». Подобные тексты свидетельствуют, что о церебральной проекции голоса знали уже в эпоху пирамид. В Библии, в Псалме 136: 5–6, можно прочесть: «Если я забуду тебя, Иерусалим, – забудь меня десница моя; прилипни язык мой к гортани моей, если не буду помнить тебя». Разве это не клиническая картина больного моторной афазией, у которого поражено левое полушарие? Ибо левое полушарие позволяет говорить и сохранять подвижность правой половины тела. Оно позволяет связывать слова и выстраивать речь. Зона Вернике, место, где хранится наш лексический запас, находится на перекрестке церебральных проводящих путей зрения, слуха и моторики левой стороны нашего тела: сзади поступает информация визуальная, снизу – информация звуковая, а сбоку – информация языка жестов. Зона Вернике интегрирует слово звучащее и слово написанное. Она «пишет его» в мозге. А центр Брока «читает его вслух». Он является его рупором.
Пациент Поль, пятьдесят пять лет, преподаватель провинциального университета, пришел ко мне на консультацию в полной растерянности. Речь его, вполне внятная, логичная, с нормальным построением фразы, звучала напряженно: «Кккогда… я ггговорю, моя речь становится рубленой, затрудненной, спастической. Я был на приеме, осмотрели мою гортань и сказали, что у меня ничего нет. Однако я не пппонимаю». Действительно, с анатомической точки зрения гортань его была в норме, но голосовые складки подрагивали и даже в состоянии покоя производили непроизвольные движения. Он добавил: «Когда звонит телефон, а секретарши нет на месте, я предпочитаю не отвечать. Я боюсь снять трубку, ибо обязан ответить, так как это может быть срочно. Я неловко беру трубку, прижимаю ее к левому уху, говорю: “Аллллло?”, а сам нервничаю, комплексую. Ладони становятся влажными. У меня сжимается горло, я начинаю заикаться. Но я же знаю, что голосовые складки у меня в порядке, что исследование неврологического статуса показало, что мозг в порядке. Мне сказали о каком-то сигнале, который плохо доходит, происходит сбой, путаница. Доктор, мозг столь сложен, как получается, что он не может вернуть плавность моему голосу? Ему даже не удается вернуть плавность движений моим рукам, когда я хочу говорить с выражением, хочу убеждать собеседников во время диспутов, которыми я руковожу на факультете! Проще говоря, я не могу говорить так, как мне нужно, ни голосом, ни жестами».
Мышечный механизм, гортань и дыхание в норме. Неврологическое исследование ничего не выявило. У пациента Поля спастическая дисфония. Управление голосом нарушено. При болезни Паркинсона, а также у пациентов с неконтролируемыми движениями мышц лица голос становится неестественным, иногда неузнаваемым, дрожащим, измененным, голосовые команды нарушены. Гортань не имеет особых отклонений. Но, чтобы лучше понять возникшие затруднения с речью, давайте проникнем в мир мозга.
Голос и мысль: туда и обратно нашего «я»
Коммуникация осуществляется посредством фонем, питающих наш разум. Слово стимулирует наш мозг, обогащает наш словарь, наш голос. Чтобы выразить себя, мысль в качестве инструмента использует слово. Когда формируется голос, речь оказывается тесно связанной с рукой, церебральная проекция которой расположена очень близко к зоне речи. Функциональные зоны руки и речи находятся в доминантном полушарии. Так был ли человеческий мозг, такой, каким мы его знаем, создан в результате одной внезапной мутации или все же в процессе эволюции, посредством нескольких прогрессивных мутаций?
Наш мозг не один, он включает в себя целых три мозга. Его зарождение началось несколько сотен миллионов лет назад. Рыбы, рептилии, птицы, примитивные и эволюционировавшие млекопитающие оставили в структуре мозга свой отпечаток. Какой удивительный механизм представляет собой наша нервная система, состоящая из миллиардов клеток и связей! Какая на первый взгляд путаная, а на самом деле превосходно организованная и строго ориентированная система нейронных волокон управляет нами! Нервная система состоит из спинного мозга, расположенного в спинномозговом канале нашего позвоночника. Из него выходит тридцать одна пара спинальных нервов. От мозгового ствола, являющегося важной составной частью нашего мозга, отходят черепные нервы. Мозжечок, или малый мозг, расположенный в задней черепной ямке, включает в себя два полушария, соединенных «червем»; мозжечок является самой древней частью мозга, выделившейся в процессе эволюции. Полушария мозжечка имеют на своей поверхности борозды и извилины. Такую же структуру мозжечка мы находим у рыб. В структуру мозга входит гипоталамус, небольшая область в промежуточном мозге, расположенная под лимбической системой. Гипоталамус контролирует стратегию нашего выживания. Он напрямую связан с гипофизом, дирижером наших гормонов. Двудольный таламус, расположенный в центре нашего мозга, представляет собой ядерную массу, самую объемную в нашей нервной системе (массу, где расположены ядра нейронов). Придаток у основания мозга, мозговая железка, называемая гипофизом, является центром секреции мелатонина. Вся поверхность мозга, словно плащом, покрыта «серым веществом», или корой головного мозга. Кора представляет собой шесть различных слоев, расположенных друг над другом. Слоистая структура является результатом эволюции коры в процессе филогенеза: каждый этап нашей эволюции добавлял что-то свое.
Мы различаем левое и правое полушария. Они асимметричны. Наша способность выживать связана с рептильным мозгом: он руководит нашими жизненными функциями. Наша способность запоминать, наши эмоции, наш стресс зависят от лимбической системы, которую можно найти у примитивных млекопитающих. Наконец, третья, основная структура нашей нервной системы – мозг, сформировавшийся в процессе эволюции. Это самый сложный орган и самый обширный. Он расположен практически на поверхности, непосредственно под черепной коробкой. Его называют неокортексом.
Черепная коробка, ремень безопасности нашей мысли
Поразительно: наше тело, состоящее из центрального скелета, защищено мышцами, кожей и слизистой оболочкой. Единственное исключение представляет мозг. Мозг сам защищен скелетом, а именно черепной коробкой, или черепом.
Когда в результате несчастного случая череп травмируется, например в нем образуется трещина, так ли это опасно? Не всегда, возможно, даже наоборот. Проведем аналогию. Если вы осторожно столкнете на пол яйцо, скорлупа не разобьется. Но удар все равно должен как-то отразиться. Аккуратно отделите кусочек скорлупы, посмотрите внутрь, и вы увидите, что белок и желток смешались. Удар абсорбировал внутреннее содержимое яйца. Теперь уроните яйцо так, чтобы скорлупа разбилась, и посмотрите: удар приняла на себя скорлупа и белок и желток не смешались. Так же дело обстоит и с мозгом и черепом. Если кость амортизировала удар, если существует трещина в черепной коробке, внутри мозга мы практически не наблюдаем повреждений. Черепная коробка приняла на себя удар, который амортизировали тонкие внутренние прокладки, называемые мозговыми оболочками, и внутри мозга нарушений практически не произошло. Когда кости черепа остаются целыми, удар поглощается внутренним содержанием черепной коробки, и, как следствие, происходят неврологические нарушения. Ударная волна создает помехи нормальному функционированию внутренней структуры. Разумеется, когда травма очень серьезная, нарушения происходят всюду. Черепная коробка очень прочна, она, подобно яичной скорлупе, защищает самый драгоценный орган эволюции человека: мозг. Но мозг не находится в непосредственном контакте с костями черепа. Интерфейсом между твердой костной структурой и очень мягким мозгом служат мозговые оболочки, тоненькие прокладки, состоящие из жидких и волокнистых тканевых элементов. Мембрану, выстилающую внутреннюю костную стенку черепа, называют твердой мозговой оболочкой, а тонкий слой, находящийся в контакте с мозгом, – мягкой оболочкой. Оболочки выполняют задачу питания мозга, доставляя ему необходимые питательные вещества. В пространстве между двумя оболочками имеется жидкость, называемая менингеальной или спинномозговой; она отделяет мягкую оболочку от срединной оболочки, называемой паутинной, ибо она похожа на паутину паука.
Наш мозг вмещает в себя мозг рыбы, рептилии и млекопитающего
Наличие в довольно ограниченном объеме полушарий мозга большой концентрации командных узлов поражает. Все централизованно. Полная информация обо всех наших функциях поступает в них посредством афферентных и эфферентных волокон нашего тела. Мы познакомились с различными частями мозга. Необходимо отметить, что не все функции делятся между правым и левым полушариями. Мозг имеет нижнюю часть, непарную, продольную и базальную, расположенную на вершине мозгового ствола, – это отдел, именуемый промежуточным мозгом. Там находится лимбический мозг. Промежуточный мозг состоит из гипоталамуса, гипофиза, третьего желудочка и шишковидного тела. Верхняя часть, парная и асимметричная, называемая конечным мозгом, состоит из двух полушарий с большим количеством борозд, собственной корой, белой субстанцией и боковыми желудочками, межполушарными спайками мозолистого тела, служащего мостом между полушариями мозга – левым и правым. Мозг африканского слона во всем своем объеме весит почти 6 кг. У человека он весит примерно 1,5 кг, длина его 16 см, ширина 14 см, а высота 12 см. Его относительная масса – самая большая во всем животном мире. На уровне неокортекса у человека имеется множество извилин. Только человек обладает столь развитой структурой мозга. Церебральная проекция различных функций впечатляет своей точностью. Правая рука совершает движения, стимулируя соответствующую левую височную долю. В возрасте двух-трех лет эта стимуляция сопровождается членораздельной речью. Когда ту же долю стимулируют у шимпанзе, он поднимает правую руку и издает крик. Таким образом, на уровне определенной области мозга у человека реакция селективная в отличие от шимпанзе. Этим он обязан значительному увеличению поверхности неокортекса, созданному за счет изобилия церебральных извилин на всех участках, что создало четкую специализацию каждого участка. У рептилии почти нет неокортекса. Наш палеокортекс, или рептильный мозг, сходен с мозгом собаки, пантеры или оленя, в том числе и по объему. Эволюция мозга присуща каждому виду, но каждая внутривидовая подгруппа имеет свою специфику. У попугая, например, в зависимости от породы размер мозга может варьироваться. У всех Homo vocalis мозг имеет тот же или почти тот же размер, ту же структуру, то же распределение церебральных зон, и это ставит его обладателя в особое положение в мире животных. У всех людей мозг одинаков. А как они его используют – это уже совсем другая история!
У дельфина особенно развита зона слуха. Он улавливает ультразвуки, которые лучше слышны в воде. Слоны, в силу своей среды обитания, издают низкие звуки и инфразвуки, разносящиеся по саванне. В этом природном регионе они распространяются лучше. А разве у перелетных птиц нет внутреннего компаса? У собаки превосходно развито чутье, так же как и у лосося, который находит русло родной реки, узнавая ее по вкусу и запаху воды. В каком возрасте начинается церебральное овладение голосом? Исследуя наш мозг медицинскими приборами визуализации, мы сумели совершить удивительное открытие. Развитие голоса начинается сразу после рождения, а нейровизуализация помогает нам проникнуть в тайну и отыскать его след.
Человеческий голос – это «командный спорт»: голос является необходимым стимулом собственной эволюции. Ребенок родился глухим. У него полная двусторонняя глухота с самого детства. И очень скоро становится ясно, что у него атрофирована также зона речи. Он не может общаться посредством слов, потому что не слышит их. Наблюдается атрофия левой височной доли и лимбического мозга, формирующихся, соответственно, еще до рождения и отвечающих за развитие голоса. Человеческий голос и его способность развиваться не только в процессе коммуникации с другими людьми, но и с самим собой сохраняет, приводит в действие и генерирует нейронные связи церебральной проекции речи. Голос является необходимым стимулом речи. Если голос не стимулирует первые соединительные нейроны между тремя отделами мозга, эти отделы функционально затухают.
Голос активирует, развивает, выстраивает, формирует и создает новые нейронные связи. Овладение членораздельной речью, музыкой, абстрактными понятиями завоевывает новые территории. Голос стимулирует запоминание информации, ускоряет формирование словаря и освоение иностранных языков. Развиваясь, он стимулирует собственное развитие. Точно так же как работа и тренировки делают тело спортсмена мускулистым, умственные упражнения с первых месяцев жизни формируют голосовую активность ребенка. Тренировка посредством голоса и музыки активирует церебральную структуру, ответственную за человеческую речь и способность ситуативного предвидения.
Голосовое развитие связано с развитием поведенческих навыков. Психологическая, социальная, культурная среда имеет важнейшее значение для формирования человеческого голоса. Голос во многом явление социальное. Впрочем, разве слово «социальный», происходящее от латинского socius, не означает «тот, кто живет в окружении себе подобных»? Человек не может быть изолирован от своей среды без ущерба для собственного «я», для всего своего существа. Взаимодействие с другим индивидом группы позволяет ему выстраивать свою идентичность, перескакивать с одной мысли на другую, «обрывать» слова других, учить слова, являющиеся пищей его лингвистического мира. Ему также необходима информация, исходящая от другого индивида. Одному очень сложно играть в теннис! С самого раннего детства юный человечек познает инструменты речи. Подмастерье голоса, он очень скоро становится его хозяином. Присутствие другого, взаимодействие с другими, столкновение мнений формируют говорящее животное, именуемое Homo vocalis.
Возможность голосового обучения базируется на центре Брока (формирование слов), зоне Вернике (лексическое разнообразие) и височной площадке (речевая коммуникация). Эти три привилегированные зоны для всех правшей, а также для большей части левшей расположены только в левом полушарии. Левое полушарие является образцовым доминантным мозгом. Данная асимметрия является гормонозависимой. Она зависит от тестостерона. Две трети левшей мужчины. Но больше четырех пятых населения нашей планеты правши.
Не кажется ли вам, что первым, и основным, шагом при изучении онтогенеза голоса является умение называть вещи? Это означает погрузиться в мир эмоций грудного младенца, осмыслить его сенсомоторное развитие. Жан Пиаже выделил шесть подстадий эволюции грудничка, соответствующие его развитию в один, четыре, девять, двенадцать, восемнадцать и двадцать четыре месяца. В первом лепете грудничка можно усмотреть конкретную просьбу покормить, дать какой-нибудь предмет или игрушку. Постепенно лепет развивается, с его помощью ребенок начинает разделять эмоции, выражать радость или печаль. Со временем человеческий голос становится идеальным проводником символических значений произносимых слов. Поступки, именуемые «рефлекторными», характерны для возраста от одного до четырех месяцев (подстадии 1 и 2) и являются продолжением рефлекторной активности. Они создают прочную связь между матерью и ребенком. С девяти до двадцати четырех месяцев (подстадии от 4 до 6) появляются осмысленные действия, среди которых самым важным для человека становится членораздельная речь. Речевой переходный период продолжается от четырех до девяти месяцев. Подобное простое исследование Жан Пиаже провел на собственных детях. Сью Тейлор Паркер, антрополог из Университета Сонома в Калифорнии, попыталась применить теорию развития Пиаже к обезьяне макака. Результаты получились впечатляющие. Соответствующие стадии развития были пройдены в гораздо более короткие сроки, нежели у человека (между тремя и пятью месяцами). Но на стадии девять-двенадцать месяцев в развитии произошла остановка. Голосовая дорога не смогла сформироваться. Эволюция не продвинулась в эту сторону, ибо никогда и не начинала. Членораздельная речь отсутствовала. Коммуникативный язык остался скудным, равно как и интерес к различным предметам, предъявленным учеными. Язык обезьян по-прежнему очень беден. Если человек наделен настоящей речью, как недвусмысленно заявляет Д. Листел, значит, обучать коммуникации животных он может только с помощью символов, даже таких животных, как знаменитые шимпанзе Уошо и Канзи, историю которых мы расскажем.
В 60-е годы Аллен и Беатрис Гарднер стали обучать языку жестов шимпанзе Уошо. В результате он выучил сто пятьдесят слов-символов этого языка. Его наставники сняли о нем научно-популярный фильм, обошедший всю планету. Однако вскоре заметили, что обучение шимпанзе языку жестов имеет свой предел. Для шимпанзе не существует синтаксиса. Иначе говоря, определенный порядок слов и фразовые конструкции ему недоступны. Каждый знак сопряжен с точно определенным предметом, связан с чувством голода или конкретным действием. Ни один вновь представленный предмет шимпанзе не смог назвать при помощи вновь созданного им знака. Обучить понятию невозможно.
В 1986 году Сью Сэведж-Рамбо занялась «воспитанием» Канзи, карликового шимпанзе бонобо, примата, стоящего на лестнице эволюции ближе всего к человеку. Когда он выучился распознавать графические символы, он смог их комбинировать в определенном порядке и соотносить жест и лексиграмму. Но, как и в предыдущем случае, он не мог создавать новые понятия, а медлительность его общения свидетельствовала об ограниченности его способностей. Все эти действия далеки от человеческого голоса, позволившего создать более двухсот тысяч слов, а также понятие сюжета и повествования.
Уошо и Канзи использовали язык по просьбе, после особого стимула. Абстракций для них не существовало. Мы не далеко отошли от рефлекса Павлова. Ребенок использует речь, чтобы что-то сообщить, высказать мысль, выразить свое мнение, оценить ситуацию, разделить чувства, создать воображаемое. Шимпанзе в процессе обучения с большим трудом овладевает несколькими сотнями знаков исключительно благодаря дару подражания, который, разумеется, впечатляет, но, по сути, является лишь повтором.
Впрочем, у шимпанзе есть своя собственная речь. Он изобретателен, что свидетельствует о наличии определенного разума. Антропоморфное сближение интересно, но оно не должно заставить нас забыть о бережном отношении к животному и о его достоинстве. В 1997 году де Вол стал свидетелем весьма интересной сценки из жизни обезьян. Самка шимпанзе находит фрукт. Она издает особый звук, означающий «тревога, внимание, на нас напали». Все шимпанзе разбегаются, а она принимается спокойно поглощать свой завтрак. Никто не явится и не отберет у нее фрукт. Следовательно, в мире животных существует лицемерное поведение. Но у этого поведения имеется вполне материальная основа. Самки шимпанзе не раз являли примеры хитрости. А. Пепперберг провела опыт по обучению речи Алекса, серого африканского попугая. В случае Алекса мы имели дело с настоящей членораздельной речью. Но язык, которому обучают животных, создан человеком и для человека. Поэтому он быстро достигает своего предела, равно как и его применение.
Встает вопрос о тайне человеческого голоса. Существует ли генетическое программирование на церебральном уровне? В 1968 году Ноам Хомский дерзнул высказать такую гипотезу. Не кроется ли разгадка человеческого голоса отчасти в структуре ДНК? Мы уже рассматривали внутреннюю структуру этой молекулы. Вполне возможно, что ген FOXP2 является одной из составляющих человеческого голоса.
Как и у человека, у человекообразных обезьян, иначе говоря, у бесхвостых обезьян, таких как шимпанзе, горилла или орангутан, имеется асимметрия полушарий мозга. Следовательно, у них тоже есть доминирующее полушарие. И хотя у них нет центра Брока, у них есть височная кора, верхняя зона височной доли, основной функцией которой является обработка информации и речи. В левом полушарии она развита значительно сильнее, чем в правом. Так, У. Хопкинс из Йоркского регионального центра изучения приматов выяснил, что почти у 67 % шимпанзе доминантным полушарием является левое. У этого вида также есть ведущее ухо, роль которого отводится правому уху. Встает вопрос: может, шимпанзе не хватает только членораздельной речи? Разумеется, это упрощенческий подход. Непременным условием для образования речи является анатомическое положение гортани. Немаловажное значение имеет также вразумительность речи.
Нам говорят, что доминантное полушарие руководит голосом. Но мышцы, принимающие участие в голосообразовании, сокращаются как слева, так и справа. Наши голосовые складки также сокращаются и слева, и справа, создавая симметричную вибрацию. Тогда почему голосообразующая структура может похвастаться тем, что центр ее расположен только в одном полушарии? Нейроны, или проводящие пути мозолистого тела нашего мозга, протянулись в поперечном направлении из полушария доминантного в полушарие противоположное и позволяют одновременно, синхронно и равномерно управлять движениями мышц, занятых в голосообразовании, справа и слева, как только субъект захочет говорить. Управление мышечным механизмом нашего тела и мышцами голоса осуществляется обоими полушариями. Специализированные зоны речи находятся с одной стороны. Формирование речи требует моторной способности организовать голосовую механику, предварительно продуманную и почерпнутую в зонах речи. Мы видим, насколько эта органиграмма сложна.
Я хочу произнести слово. Зона Вернике находит слово. Височная кора встраивает его в контекст. Центр Брока позволяет его произнести и информирует ведущие зоны правого и левого полушарий о необходимости симметрично привести в движение мышцы, участвующие в фонации. Слово сказано.
Эти выводы были сделаны благодаря изучению патологии. Когда имеется поражение левого полушария, правая часть нашего тела перестает функционировать. Каждая церебральная локализация обладает своей спецификой. Поражение правой фронтальной доли влияет на дикцию, значит, надо искать неполадки в механике голосообразования. Подобное нарушение называется афазией Брока или анартрией и может сопровождаться гемиплегией. Пациента трудно понять, но речевая функция у него сохраняется. Когда наступает поражение левой доли у правши или у большинства левшей, поражается не только механизм образования движений, но и центр образования речи. Мы видели последствия афазии Брока, когда поражен одноименный центр; ее симптомы проявляются в том, что пациент начинает говорить медленно, с трудом, телеграфным стилем, не переставая понимать все, что ему говорят. И для пациента это самое ужасное. Он осознает и свою патологию, и невозможность составить плавные, понятные фразы. Нарушения устной речи часто сопровождаются нарушениями речи письменной.
К афазии Брока следует добавить афазию Вернике, имеющую совершенно иную симптоматику. Оба заболевания представляют сенсорные афазии. Когда затронута только зона Вернике, мы говорим о «словесной слепоте», невозможности понять письменный текст. Когда наступает словесная глухота, невозможно понять устную речь. К указанным симптомам добавляется дефицит слов. Также наблюдается дефицит понимания. Пациент не контролирует собственную речь. Беглость речи у него сохраняется, но он ошибается в употреблении слов и фонем. И не осознает ни своих ошибок, ни афазии. Эти афазии соотносятся не с механизмом гортани, а с механизмом создания мысли, которая становится голосом.
Нарушения, именуемые дислексией, относятся к совершенно иному регистру. Дислексией страдает примерно 3 % населения, как и заиканием и невнятным произношением. Заикание чаще всего развивается в возрасте от трех до пяти лет. Оно известно со времен Гиппократа, Аристотеля и Демосфена, который, как мы знаем, набирал в рот камешки и тренировал произношение. Считается, что заикание чаще встречается у мужчин, некоторые называют заикание «неврозом слова» (Жан Тарно). Есть мнение, что заикание передается по наследству. Исследования, проведенные в XX веке, показали, что среди пяти пар монозиготных близнецов заикались все. Заикание является вторичным по отношению ко многим факторам, будь то эмоциональный шок, травматизм или испуг. Наследственность способствует заиканию, однако она не является основополагающим фактором. Сколько случаев заикания, столько и заик. Не стоит пытаться втиснуть это словесное выражение в строгие рамки, ведь речь идет о нарушении коммуникации при устной речи, пение этот дефект не затрагивает. Более 70 % заик, достигнув половой зрелости, переставали заикаться. Сегодня ортофонические упражнения являются основным способом лечения заикания.
Наш мозг создает также и наш смех, и наши слезы. Смех – сложная эмоциональная реакция, приводящая в действие двигательные механизмы, плохо контролируемые на уровне и фациальном, и респираторном, и произносительном. Они способны повлечь за собой спазмы гортани. Смех обладает свободной формой выражения. Некоторые китайские врачи используют смех как терапевтическое средство.
Хотя мы живем в XXI веке, у нас мозги наших предков: архикортекс – сосредоточение жизненно важных командных центров нашего организма; палеокортекс – сосредоточение бессознательного и инстинктивного, выраженного в настроении и спонтанных реакциях личности; неокортекс, или новая кора, – основное сосредоточение сознательной и волевой деятельности личности. Неокортекс является единственной зоной членораздельной речи человека.
Ствол головного мозга, или архикортекс
Образованный продолговатым мозгом и двумя ножками среднего мозга, он является продолжением спинного мозга. Если поражение полушарий мозга накладывает отпечаток на наше поведение, то поражение ствола головного мозга неизбежно приводит к гибели. В результате частичного поражения мозга человек впадает в вегетативное состояние, требующее медицинской помощи. Он продолжает видеть и слышать. Напомним, что наличие слуха является непременным условием формирования человеческого голоса. В стволе головного мозга рождаются «драгоценные» нервы нашего тела, именуемые черепными нервами (за исключением первого черепного нерва, обонятельного нерва, который поступает непосредственно в мозг посредством проводящих нервных волокон, расположенных на крыше решетчатого синуса, называемого также обонятельной пластиной, напоминающей о том времени, когда мы были рептилиями). Черепных нервов всего двенадцать, они парные и симметричные.
Мозжечок: перемещение в пространстве и голос
Этот маленький мозг, так же как и большой, содержит расположенные друг над другом три филогенетически связанных клеточных слоя, различных по своей гистологической характеристике: гранулярный слой, слой клеток Пуркинье и молекулярный слой. Мозжечок соединен со стволом головного мозга, расположенного впереди него. Мозжечок играет главную роль в координации движений и равновесии и, в отличие от ствола головного мозга, не отвечает за наши жизненные функции. Он отвечает за речевую и рабочую память, а также за обучение речи. Хотя зона образования речи находится в левом полушарии, доминантным полушарием мозжечка является правое. Мозжечок особенно важен для актеров, которым приходится соединять память, слово и перемещение в пространстве.
Головной мозг: два континента нашей жизни, соединенные друг с другом тремя мостами
Головной мозг состоит из левого мозга, правого мозга и основы. Они взаимозависимы. Три группы трактов, или нервных пучков, составляют мосты, самым важным из которых является мозолистое тело. По этим мостам информация переходит с одной стороны на другую, от задней части к передней и наоборот.
Палеокортекс, или лимбическая система
Лимбическая система представляет собой объединение структур мозга, отвечающих за эмоционально-мотивационное поведение; она расположена у основания обоих полушарий, внутри и смежно с височными долями. Находясь на стыке эфферентных и афферентных нейронных путей неокортекса, она является центром эмоций, нашего аффективного мира, нашей ностальгии, а также памяти и воспоминаний. Именно здесь расположено значительное количество особых структур. Гиппокамп, особенно развитый у птиц, является зоной, где находится биологический компас, помогающий ориентироваться в пространстве. Миндалевидное тело, названное так потому, что имеет форму миндалины, имеется в каждом полушарии. Расположенные симметрично, миндалевидные тела у животных являются источником примитивных эмоций. Эта структурная компонента мозга играет особую роль при распознавании эмоций, и в частности раздражителей, угрожающих организму. Она регулирует агрессию, страх, биологический ритм, то, что относится к примитивному поведению. В срединной части системы располагаются гипофиз и гипоталамус, выступающие дирижерами оркестра нашего гормонального мира, особенно чувствительного к стрессам и эмоциям.
Неокортекс
Новые области коры головного мозга – неокортекс – образовались в процессе эволюции. Расположенные в верхних слоях полушарий, они имеют рельеф, напоминающий холмы и долины. Это мозговые борозды и извилины. Нынешний уровень наших знаний позволяет выделить шесть слоев неокортекса. Каждый слой управляет функциями организма с помощью своих проводящих путей. В 1909 году Кахаль задался весьма примечательным вопросом: существует ли зависимость между частым использованием руки и размером зоны мозга, управляющей ею? Ответ оказался положительным. Зона, ответственная за функцию, выполняемую рукой, занимает большой участок коры, потому что рука чаще всего подвергается активации. Напротив, функция, реализующаяся редко, соотносится с меньшей по размерам и менее клеточно плотной зоной кортекса. Чем интенсивнее церебральная стимуляция, чем больше востребована командная зона этой функции, тем больше она развивается и уплотняет слои кортекса. У лиц, страдающих слепотой, зрительный центр атрофируется в пользу других центров, получающих преимущественное развитие. То же самое происходит и с употреблением голоса, мы это уже видели у детей-дикарей.
Центр Брока и зона Вернике – эпицентры области речи
Если центр Брока и зона Вернике являются эпицентрами области речи, то человеческий голос имеет многочисленные церебральные проекции, и в частности области памяти, без которых мы бы не могли усваивать слова; зону слуха, без которой мы не смогли бы воспринять голос; височную кору, структурирующую голос; моторную зону, самопроизвольно реализующую голос и генерирующую слова.
Разумеется, две главные проекции находятся в центре Брока, расположенном в части извилины нижней лобной доли и отвечающем за воспроизведение речи, и в зоне Вернике, расположенной в заднем отделе первой и второй височной извилины левого полушария и отвечающей за усвоение слов и речевых символов. Рядом с этими территориями расположены области, отвечающие за артикуляционную моторику или фонологию, запоминание слов, их понимание, конструирование фраз и придание ритма и музыкальности звучащей речи. Чтобы произнести слова, надо прежде их выучить, а следовательно, услышать: эта роль помимо прочих отводится теменной доле, являющейся составной частью неокортекса, отвечающего за осознанное восприятие информации. Затылочная доля играет основную роль в контроле зрения. Она управляет чтением слов, и благодаря многочисленным сложным внутримозговым функциональным связям голос формируется с кажущейся простотой.
Осмысленные движения рук, речь, зрение, память, освоение иностранных языков и иные многочисленные функции поддерживают и стимулируют развитие мозга. На всех этапах эволюции у млекопитающих, от кошки до мышки, от обезьяны до человека, наблюдается сходство коры головного мозга на клеточном уровне. Клеточное строение коры, одинаковое для человека и всех остальных млекопитающих, насчитывает шесть слоев. В 1884 году Мейнерт показал, что, несмотря на наличие шести слоев, толщина коры не на всех участках одинакова. Разница в толщине клеточного слоя соответствует разнице количества и силы стимуляций соответствующих зон коры. Недавно, в 1980 году, Рокель, выделив нейроны коры, показал, что плотность нейронного слоя при равном объеме одинакова и у макаки, и у человека (146 000 нейронов на квадратный миллиметр). У человека кора головного мозга, площадь поверхности которой примерно 22 дм2, содержит около 30 млрд нейронов, тогда как кора мозга шимпанзе имеет площадь 4,9 дм2 и содержит 7 млрд нейронов, а кора мозга гориллы – площадь 5,4 дм2 и содержит 8 млрд нейронов. У мыши нейронов всего 65 млн. Исключение составляют головоногие (осьминоги, кальмары), обладающие несколькими миллионами нейронов; беспозвоночные, такие как морская улитка, имеют всего 2000 нейронов. При таком раскладе Дарвин был вправе сказать: «Соматическое устройство человека, бесспорно, несет отпечаток происхождения из низших организмов». Так не унаследовали ли мы наши нейроны от морской улитки?
Очевидно, что миллиарды нейронов неокортекса человека всевозможными образами соединены между собой бессчетными межнейронными связями. Адаптация нашего неокортекса к голосу в течение нескольких миллионов лет ускорилась, с одной стороны, посредством стимуляций соответствующей области мозга, а с другой стороны, в период нашего собственного существования. Желание говорить и создавать слова, чтобы конкретизировать нашу мысль, вызывает формирование новых церебральных проводящих путей. Субстрат в наличии, его надо только активировать, сделать его функциональным. Целевое функционирование может активировать зону, которая прежде находилась в покое. Она сохранит в памяти новую функциональную связь и станет ею пользоваться для создания новых путей. Таким образом, церебральная функция расширяется как сама собой, так и посредством активной стимуляции извне. Асимметрия полушарий мозга развивается в пользу левого полушария, в частности области височной доли. У человеческого плода мозг формируется между десятой и двадцать седьмой неделей беременности. Закладывается центр Брока, значит, голос обретается генетически! Но, если его не стимулировать, его не будет, точнее, он не появится.
Наш мозг имеет два полушария, каждое из которых содержит пять церебральных долей. Четыре из них хорошо известны: в них находится около 70 % всех наших нейронов. Лобная доля, расположенная в передней части мозга (местоположение центра Брока), находится непосредственно за лобной костью. Она ответственна за осмысленные движения и их координацию. Моторная кора своей сенсорной зоной отвечает за наши тактильные ощущения. В этой доле находится зона мысли, частично зона памяти, зона умозаключений и зона основ социального поведения. В расположенной над ухом височной доле находится зона Вернике, зоны слуха, вкуса и части нашей памяти. Теменная доля расположена в средней части полушария. Она отвечает за чувствительность и бессознательную моторику, позволяет нам ориентироваться в пространстве. Она информирует нас о тактильном контакте. Затылочная доля, расположенная в задней части мозга, является центром зрения. Островок, пятая доля, скрытая на дне латеральной ямки мозга, управляет зеванием и вестибулярным комплексом.
Доли мозга отграничены бороздами и испещрены извилинами. На каждом полушарии имеется по две-три борозды и извилины. Борозды позволяют существенным образом увеличить поверхность коры нашего мозга. Столь важное значение они имеют только у человека. Роландова, или центральная, борозда появляется на двадцатой неделе жизни плода. Она проходит поперечно спинно-боковой поверхности полушария, отделяя переднюю (лобную) долю от средней (теменной). Вторая важная борозда именуется боковой или Сильвиевой. Она появляется на десятой неделе жизни плода. Она образует почти горизонтальную линию, расположенную перпендикулярно Роландовой борозде. Впереди Сильвиевой борозды находится лобная доля. Эта зона ответственна за моторику различных частей нашего тела: она состоит из эфферентных волокон, тех, что отходят от нашего мозга к мышцам. Позади Сильвиевой борозды находится зона, управляющая сенсорными ощущениями тех же самых частей тела: туда приходят афферентные волокна. Сильвиева борозда идет горизонтально, выше ее – теменная доля, а ниже – височная. Спереди от нее – лобная доля, а сзади – височная.
В 50-е годы картографией мозга активно занимался Пенфилд. Пациенты с опухолью мозга давали согласие на проведение под местной анестезией электростимуляций вокруг этой опухоли. Стимуляции исполняли роль ингибитора или же активатора. Так, стимуляция сенсорного участка вызывает ощущение, а стимуляция моторной зоны влечет за собой конкретное движение, в зависимости от стимулируемой зоны.
Нас не удивляет, что ни одной зоны, ответственной за человеческий голос, обнаружено не было. Никакая стимуляция не привела к образованию фразы. Следовательно, чтобы возник голос, необходимы согласованные действия нескольких участков мозга. Стимуляция центра Брока приводит к артикуляции нескольких гласных, но никогда – структурированных фраз. Электростимуляция позволила лучше понять мультицентровую проекцию человеческого голоса, а также максимально ограничить нарушения голоса при иссечении тканей опухолей на данных участках, с тем чтобы не затронуть зоны речи. В 1989 году Дж. Оджеман заметил, что, если в целом церебральные зоны ответственности расположены у всех пациентов в одном и том же месте, на индивидуальном уровне возможна некоторая вариативность.
Неокортекс является месторасположением командных пунктов основных функциональных органов приматов: руки, лица, глотки, гортани. Благодаря микроэлектродам нейрохирургическое исследование позволило создать нейромоторную и нейросенсорную картографию нашего тела. Проекция головы расположена внизу, возле основания черепа, а проекция ног – вверху, возле свода черепа. У всех ли левое полушарие является доминантным? Оно доминирует у всех млекопитающих, а также у птиц, в частности у попугаев. У беспозвоночных нервная система крайне примитивна, тогда как млекопитающие разжились сложной нервной системой, позволившей человеку координировать моторные и сенсорные компоненты речи.
Память необходима человеческому голосу, чтобы запоминать слова. Память бывает двух порядков: кратковременная и долговременная.
Кратковременная память позволяет нам на протяжении нескольких часов или нескольких дней помнить случайно услышанные слова, фразы или мелодии. Она вмещает в себя объем непосредственно услышанной информации. Но какой объем! Остаточное впечатление от воздействия солнечного луча на сетчатку нашего глаза длится всего несколько десятков секунд. Впечатление от слова или мелодии, воспринятое мозгом за 50 миллисекунд и внутренним ухом за 2–5 миллисекунд, может длиться несколько дней. Информация о нем некоторое время сохраняется в определенной части нашего мозга. Потом она уничтожается. В зависимости от пораженных участков вещества мозга, нашу долговременную и кратковременную память может стереть амнезия. Для изучения мгновенной памяти проводились интересные тесты. Быстрая память ограничена семью ненадолго запоминаемыми единицами информации. Больше информации, будь то визуальная, тактильная или голосовая, за один раз мы запомнить не можем. Если добавить восьмую единицу вербальной информации, она сотрет первую и информационных единиц все равно останется семь.
Мгновенная память заменяется долговременной, позволяющей долго хранить воспоминания и ориентироваться во времени и пространстве. Долговременная память представляет собой тигель, где выплавляются новые слова, новые фразы и оригинальные мысли. Учитель начальной школы научил вас читать стихи, что позволило вам запомнить формулу Е = mc2. Долговременная память позволяет хранить в недрах нашего мозга десятки тысяч слов. Она необходима для эволюции человека. Как говорил Ричард Докинз, «мем» – это ген слова, на котором выстраивается наша языковая структура. Слуховая информация, источник нашего голоса, достигает ствола мозга, добирается до соответствующей зоны в полушарии, затем посредством многочисленных связей коммуницирует с зоной речи, распознает музыкальный инструмент, будь то скрипка, фортепьяно или арфа. Слуховая зона расположена всего в нескольких миллиметрах от зоны Вернике. Эти участки особенно развиты у тех, кто профессионально работает голосом, а также у музыкантов. У артистов гипертрофировано мозолистое тело – мост, соединяющий два полушария. В семьях меломанов данные участки коры головного мозга развивают с самого раннего детства. Каждое полушарие слушает. В слуховую зону правого полушария поступает треть информации правого уха и две трети информации левого уха. Левое полушарие получает треть информации из левого уха и две трети информации из правого уха.
Указанные выше составные части аудиоартикуляционной петли особенно важны. Это feed-back, обратная связь, которая определит, звучит голос верно или фальшиво, и не позволит человеку с плохим слухом стать тенором, баритоном или сопрано, пианистом или гитаристом. Ибо у него нет необходимой аудиоартикуляционной петли. Известно немало примеров, когда лица преклонного возраста постепенно теряли слух. Голос менялся и становился монотонным. Тембр утрачивал теплоту и гармонические составляющие. Кохлея (улитка), отдел внутреннего уха, имеющий форму закрученной в два с половиной оборота раковины, является индикатором частот. В певческом голосе эта «кохлеарная клавиатура», как назвал ее профессор Шуар, является необходимым посредником между нашим мозгом и миром звуков. Она имеет 2 мм в диаметре и 35 мм в высоту и позволяет воспринимать минимум три октавы. Высота кохлеи ящерицы всего 0,04 мм, и она воспринимает только низкие частоты. Высота кохлеи голубя 0,06 мм. Морская свинка воспринимает частоту до 15 000 герц, которая при высоте ее кохлеи 2,5 мм может считаться очень высокой. Плод слышит. Кохлея и стремечко, маленькая косточка среднего уха, к четвертому месяцу внутриутробной жизни плода приобретают свой окончательный размер. Для девочек разнообразие частотного диапазона более значимо, чем для мальчиков. Диапазон воспринимаемых частот лежит преимущественно в области высоких обертонов, воспринимаемых правым ухом больше, чем левым (если доминантным полушарием является левое).
«Свободная рука»
В вертикальном положении, при бипедии и высвобождении верхней части торса, рука становится свободной. Как указывает Андре Леруа-Гуран, в эволюции прямохождения можно выделить четыре этапа. Первый соответствует зачаточным формированиям, появившимся у четвероногих по краю Роландовой борозды и обеспечивавшим тонкую организацию моторики передних фасциальных мышц с последующим восприятием чувствительности. Второй соответствует возникновению хватательной функции в передних конечностях, позволившей четвероногим садиться. Сидячее положение временно высвобождало верхние конечности. Рука периодически становилась свободной. Но изменений в креплении черепа на позвоночнике еще не произошло, хотя неокортекс уже определенным образом организован и на нем выделилась моторная зона, где развилась и обособилась проекция руки. Третий этап соответствует появлению обезьян. Зафиксировано сидячее положение, а также изменение прикрепления черепа, ангуляция которого приблизилась к вертикальной оси, в сторону разгибания шейного отдела позвоночника. Особенное развитие получили участки неокортекса, ответственные за фасциальные и мануальные движения, что повлекло за собой очень важную дифференциацию пальцев руки и большого пальца. Четвертый этап характеризуется бипедией и вертикальным положением тела, свойственным человеку. Но основное изменение, разумеется, состоит в полном высвобождении верхней части туловища и свободном управлении рукой, а также в изменении наклона черепа, позволившего высвободить мозг с его активно развивающимися связями, афферентными и эфферентными, относящимися к членораздельной речи.
На протяжении эволюции, от беспозвоночных через рептилий к Homo sapiens, человек, кажется, был единственным видом, избежавшим анатомической гиперспециализации, примерами которой являются зубы мамонта, конечности лошади, мозг певчих птиц, воспроизведение и восприятие акустических сигналов, особенно развитое у летучих мышей. Человек может приспособиться к любой ситуации. Наличие руки, зрения, слуха, бипедии, умение объясняться и владение словом делают его уникальным и независимым существом. Но основной причиной его уникальности остается механическое освобождение пространства для развития задней стенки черепа, свершившееся благодаря прямохождению.
Голос создан синтезом информации, поступающей из всего мозга. Миллиарды проводящих путей и связей между нейронами порождают само существование голосового выражения. Тайна голоса скрывается среди прочих секретов Цереброполиса.
Для таких детективов, как мы, уликой является церебральная единица: нейрон. Каковы характеристики этой клетки?
Нейрон (иначе нервная клетка), название, придуманное Вальдейером в 1890 году (он же изобрел слово «хромосома»), является единственной клеткой, которая формирует огромную коммуникативную сеть. Это настоящее чудо животного мира. Нервная система содержит 300 млрд клеток, образующих две большие семьи: первая, семья нейронов, передает информацию, вторая, семья глиальных клеток, хранит и формирует структуру мозга. «Таинственные бабочки души, трепетание крыльев которых, быть может, когда-нибудь – кто знает? – прояснит тайну духовной жизни» – так лауреат Нобелевской премии (1906) Рамон-и-Кахаль описывал жизненно важные составляющие мозга, купающиеся в питательном ликворе, именуемом спинномозговой жидкостью. Позднее термин «эффект бабочки» был использован при описании теории хаоса.
Нейроны, числом около 100 млрд, имеют свое клеточное тело, расположенное в сером веществе мозга. Слой серого вещества имеет толщину всего несколько миллиметров. Чтобы увеличить свою площадь, на поверхности мозга, в кортексе, оно образует глубокие складки, именуемые бороздами. Как мы уже видели, нейроны распределены по шести параллельным слоям коры, за исключением визуального слоя неокортекса, где существует седьмой слой. Нейроны соединены между собой почти 100 млрд синаптических связей. Каждый нейрон посредством своих дендритов получает 10 000 различных сигналов, исходящих от других нейронов. Один-единственный нейрон посылает по волокну своего аксона 10 000 других сигналов в адрес 10 000 других нейронов. Скорость распространения информации колеблется от 200 до 360 км/ч. Головокружительные цифры!
Если серое вещество – это клеточные тела, то белое вещество – это аксоны, информационные проводные волокна нейрона, самый большой пучок которых составляет толстенный кабель – мозолистое тело, содержащее несколько сотен миллионов волокон. Оно является единственным мостом между правым и левым полушариями мозга.
Берег правый, берег левый, а между ними мост
Так ли необходим этот мост, мозолистое тело, расположившееся между правым и левым полушариями? Можно ли убрать его, вырезать? Его непосредственная роль стала понятна только при лечении тяжелых эпилепсий.
В начале 60-х годов больной П., страдавший эпилепсией, заявил, что больше не может терпеть приступы своей болезни, справляться с внезапными кризами, мучительными как физически, так и психологически, которые превращают его в инвалида. Чтобы облегчить свое состояние или избавиться от приступов вовсе, он хотел обсудить возможность хирургического вмешательства. В результате он согласился на проведение эксперимента: удаление мозолистого тела. В расстроенных чувствах П. явился в больницу. Нейрохирург объяснил ему, что назначенная на завтра операция сопряжена с витальным риском. П. был согласен, ибо не мог больше терпеть свою болезнь. Операция прошла без сучка и задоринки. Постоперационных последствий никаких. Никакого нарушения моторики, пациент сам передвигался, сам принимал пищу и даже нормально говорил. От его эпилепсии практически не осталось и следа. Команда нейрохирургов и П. пребывали в эйфории. Но через несколько дней пациент и хирурги стали замечать аномальные проявления. Согласованная работа полушарий головного мозга нарушилась. Каждый берег начал жить сам по себе. Разум и чувства перестали пересекаться. П. – правша. Его левое полушарие, полушарие речи, являлось доминантным. Теперь, когда его просят прочесть слово «кавалер» только левым глазом, он говорит, что не понимает написанного. В естественных условиях визуальная информация слова «кавалер», воспринятая правой затылочной зоной зрения, передается в левое полушарие и через левый висок в зону речи. Но межполушарное сообщение прервано, мост «мозолистое тело» удален. Информация «кавалер», полученная правой затылочной долей, не может больше попасть в расположенные в левом полушарии зоны Брока и Вернике. Слов для П. больше не существует. Есть только геометрические формы. Теперь П. воспринимает слово не как слово речи, а как изогнутые и прямые линии. Визуальная стимуляция и реакция на нее сохранились, но отыскать в Цереброполисе истолкование, воспроизведение и смысл слова уже невозможно. Есть афферентное послание, но нет вербального ответа, эфферентного послания не существует. Доказана взаимно комплементарная роль обоих полушарий, согласующих друг с другом свою работу, чтобы в полной мере интегрировать мир речи и голоса.
Пучки, клетки, проводники и разветвления
Всем этим миллиардам миллиардов синапсов во встрече нейронов отводится три основные роли. Нейрон – автострада с односторонним движением: клеточное тело нейрона является исходной точкой, а аксон – дорогой, завершающейся синапсом. Аксон, направляющийся к мышце, которой он станет руководить через синапс, центробежный: он несет моторную информацию. Аксон другого нейрона, направляющегося с периферии внутрь мозга, чтобы информировать его, центростремительный. Он несет чувственную информацию, именуемую сенсорной. Мозг обладает эфферентными (центробежными) волокнами, экспортирующими информацию, и афферентными (центростремительными), информацию импортирующими.
Чтобы Цереброполис заработал, информация должна пройти три этапа. Например, если вы решили сжать мускул руки, первым этапом станет поступление информации по эфферентным волокнам от мозга к бицепсу. Эти сигналы позволят сжаться мышечным волокнам. На втором этапе информация вернется в мозг через другой нейрон. Мозг проинформирован о мышечном сокращении. Сообщение, отправленное мышцей, поступает в мозг. Информация, вернувшаяся по спинному мозгу, называется сенсорной. Передать такого рода сообщение позволяют почти 14 млн нейронов. Третий, и последний, этап – церебральная интеграция полученной информации. Информация прибывает в наш мозг. Чтобы стать осмысленной, она воспроизводится, интерпретируется, расшифровывается. Важность этих процессов мы видели на примере случая больного П.
Если мы захотим пропеть вокализ, простой пример работы одной лишь мышцы необычайно усложнится. Вы решили взять ля. Эфферентные нейроны окажут воздействие на сжатие многочисленных мышц гортани. Афферентные нейроны проинформируют нервный центр: «Все ОК». Посредством третьей группы нейронов вы обобщите информацию. Но это еще не конечное действие, ибо надо добавить выбранную ноту. Запускается сигнал возврата звука. Вы модулируете голос, корректируете, совершенствуете избранную тональность. Все эти этапы реализуются за несколько сотых доли секунды. Наш мозг, виртуоз Homo vocalis, может узнать, адаптировать и повторить ноту за одну пятнадцатую секунды. Дирижер за одну секунду может различить пятнадцать нот или пятнадцать инструментов. Если повторение упражнения позволяет запомнить положение мышц гортани и вибрацию при образовании звука, то движения, вызываемые эмоциями, воспроизводятся каждое мгновение. Они либо есть, либо их нет, но они не повторяются! Исполнение все приводит в соответствие. Обучение, основанное на повторении совокупности значимых движений, обращается к левому полушарию для сольфеджио и к правому – для обертонов. Закрепленные в памяти вокализы «готовы к употреблению». И, когда вы станете снова исполнять тот же куплет, скорость приведения в соответствие голосового аппарата будет несравненно большей, нежели при первой попытке. Как и у спортсменов, мышечная и умственная тренировка у профессионалов певческого голоса имеет первостепенное значение.
Этот записной болтун нейрон
Нейрон – единица, повелевающая информацией. По своим характеристикам в нашем организме он уникален. Он не делится, являясь единственным обладателем сложной неделимой структуры. Он единственный, кого можно заменить только с превеликим трудом. Если он умирает, то это окончательно. Когда он жив, он не прекращает коммуницировать с себе подобными: он великий болтун, курьер, всегда следующий в одном направлении. Однако, если попросить, он может создать новые связи. У него очень характерная форма: он похож на ветвистое дерево с тонким длинным стволом, с кроной на вершине и широко раскинувшимися корнями. Ветви – это дендриты, клеточные отростки диаметром 2 микрона, получающие информацию из других нервных клеток. Центр, откуда расходятся ветви, – это клеточное тело со своим ядром и многочисленными митохондриями. Ствол – это аксон длиной от нескольких миллиметров до метра и более. Корни – это синапсы, нервные окончания диаметром 50 микрон. Информация исходит от дендрита, поступает в тело клетки, пробегает аксон и оканчивается в синапсах, контактирующих либо с другим нейроном, либо с получающим сигнал органом, но никогда наоборот.
Рассмотрим конкретный пример: я произношу несколько слов и замолкаю. Молчание снижает активность речевых зон моего мозга. Нейроны дезактивированы. Я говорю фразу «Как прекрасен этот закат!». В зону мозга, отвечающую за речевую деятельность, поступает возбуждающий сигнал. Нейроны активизируются. Возбуждающие синапсы передают информацию моторным зонам гортани. Гортань производит движения, необходимые для создания членораздельной речи. Работа нескольких десятков тысяч межнейронных связей придала произнесенной нами фразе стройное звучание. Благодаря наблюдениям, сделанным с помощью медицинских приборов визуализации, было отмечено, что, когда мы разговариваем, одни участки коры мозга потребляют кислорода больше, чем другие. Функциональная магниторезонансная томография, или фМРТ, предоставила эту информацию в реальном времени, показав впечатляющую скорость накопления информации и важность доминантной доли мозга.
Скорость трансмиссии заданного порядка
Примечательно, что скорость проводимости нерва, отвечающего за слух, равна 40 м/с (144 км/ч), в то время как скорость проводимости нерва, отвечающего за голосообразование (блуждающего нерва), равна 100 м/с (360 км/ч). Аксон обладает изолятором нейронного электрического сигнала. Он окружен оболочкой, называемой миелиновой, исключающей ослабление сигнала. Поэтому при передаче электрической информации, которая на самом деле является ритмичной сменой заряда между ионами кальция и калия мембраны аксона, не происходит ее утечки. Но еще более примечательно, что изменение заряда между ионами кальция и калия, называемое потенциалом мембраны, совершается регулярными импульсами, с четкой последовательностью, ритмично и синхронно. Энергию, позволяющую создать электрический ток, произвела АТФ, уникальная молекула, являющаяся источником нашей внутренней энергии, которая бесперебойно и спонтанно подпитывает нервную клетку. Нервный импульс у всех видов одинаковый, а его структура идентична – от кальмара до человека. Это клеточное дыхание, насыщение легких кислородом, участвующим в образовании энергетической молекулы всего нашего тела, АТФ, а следовательно, в возникновении нервного импульса, который является электрохимическим сигналом. Становится понятнее, почему наш мозг использует до 20 % кислорода, поступающего в организм. Нейротрансмиссией повелевает ритм. Послание идет не беспрерывно, а импульсами, тысячами коротких сигналов. Информация достигает конца нервного окончания. Соединение между двумя нейронами функционирует подобно электрической розетке. Трансмиссия осуществляется нейротрансмиттерами. Как существует несколько типов электрических розеток, так существует и несколько типов нейротрансмиттеров.
Нейротрансмиттеры: агенты связи
Нейротрансмиттеры, эти молекулярные гормональные курьеры, подчинены и подведомственны нашему лимбическому мозгу, иначе говоря, нашему эмоциональному мозгу. Они руководят мышечной активностью, железистой секрецией, чувством удовольствия, соблазнения, либидо.
Ацетилхолин: повелитель мышечного сокращения
Один из самых важных нейротрансмиттеров, стимулирующих мышечную механику, и в частности механику голосовых складок, – холинергический трансмиттер, вызывающий мышечное сокращение. Это синаптическое соединение с поперечнополосатым мышечным волокном обеспечивает элементарную «кибернетическую» операцию. Закон всего или ничего. Сокращение либо есть, либо нет. Но степень этого сокращения зависит от дополнительного эфферентного стимула, создающего последовательные электрические микроразряды, генерируемые ацетилхолином. Сокращение мышцы начинается после преодоления минимального порога раздражения. Степень сокращения можно увеличивать и контролировать; длинной голосовой складке свойственен высокий звук, укороченной голосовой складке – низкий. Так, поперечнополосатую мышцу голосовой складки будут постоянно подталкивать ко все большему растяжению. Команда, передаваемая мозгом посредством нервного импульса, управляет длиной, изгибом и длительностью сокращения. Может ли мышца голосовой складки сократиться самопроизвольно? Похоже, что нет. Однако, если вы поперхнулись, мгновенно, со скоростью одна сотая секунды, срабатывает мышечный рефлекс, вызывающий кашель. Это рефлекторная дуга, нейротрансмиттером которой остается ацетилхолин.
Адреналин: активируется стрессом
Нейротрансмиттер, называемый норадренергическим, запускает секрецию адреналина. Стресс стимулирует выделение адреналина. Адреналин повышает бдительность, внимание, вызывает сердцебиение. При выделении адреналина происходит увеличение наших энергетических затрат и стимуляция наших динамических резервов. В мозге адреналин активирует проводящие пути памяти, понимания, креативности, мысли, слова.
О других нейротрансмиттерах
Допаминергический нейротрансмиттер (запускающий выделение допамина) оказывает иное действие. Он приносит ощущение удовольствия и желания. Третья группа нейротрансмиттеров, составляющих сегодня предмет исследований, – это производные серотонина. Они управляют характером, болью, взаимоотношениями, сном, регулируют настроение и уровень агрессии.
Выделяемые нами эндорфины, вызывающие положительные эмоции, являются наркотиками, хорошо известными спортсменам, испытывающим тяжелейшие физические нагрузки, например марафонцам. Они заставляют забыть боль и даруют ощущение блаженства. Когда вы слышите соблазнительный голос, ваш организм начинает выделять эндорфины.
Как нейротрансмиттеры передают информацию?
В структурном плане одна нервная клетка в точности повторяет другую нервную клетку. Основной характеристикой нервной клетки является обладание специфическими свойствами по отношению к «информационному потоку». Это «курьер» нашего организма, передающий «сиюминутные новости» от дендрита через аксон к синапсу, и никогда наоборот. Как же передается информация? Посредством электрохимических сигналов. Путешествуя по клетке, электрохимический сигнал возникает на уровне синапсов, или на контактах с дендритами другого нейрона, или с органом-рецептором, как, например, мышца или кожа. Каждый электрический импульс высвобождает некоторое количество единой базовой молекулы нейротрансмиттера. Количество импульсов определяет характер и масштаб стимула. Количество проводимого химического вещества с поразительной точностью распределяет переданную информацию. Чтобы запустить информацию и вызвать стимул, нужен минимальный порог, иначе посыл не будет передан. Но достойная восхищения градация выраженности возможного ответа посредством химических микрочастиц позволяет выбрать дозировку, приспособленную для певческой ноты, которую мы бы хотели взять во время сокращения голосовой складки примерно на 1/8 тона, от вибрато до желаемого пианиссимо. Это достойно точности космонавтов, выверяющих курс своего космического корабля до тысячной доли градуса. Каждый четко квантифицированный импульс дает информацию, вызывает потенциал действия, электрический посыл, финальной стадией которого в нашем случае будет голосовая эмиссия. Дендриты могут иметь от 1000 до 10 000 связей. Предположим, что у нас есть 10 000 связей. Если 6000 связей являются возбудителями, а 4000 – ингибиторами, в расчет принимаются только 2000 возбудителей. В данном конкретном случае качество информации оценивается в две десятитысячных.
Почувствовать свой голос: афферентная информация возвращается к нам в мозг
До сих пор мы настаивали главным образом на моторном аспекте нейронной команды. Но существует также чувственный импульс, иначе говоря, мозг получает сведения о подвижности и о том, как эта подвижность осуществляется. Например, когда я беру статуэтку, мускулатура плеча, предплечья, руки позволяет мне взять ее и приподнять: мозг отдает команду. Но я также знаю, холодная эта статуэтка или горячая, сухая или мокрая, из дерева она или из бронзы: мозг получает информацию – это глубокая, или проприоцептивная, чувствительность. Такую же чувствительность мы находим на уровне голосовой механики. Она является главной. Благодаря ей вы можете чувствовать собственный голос, собственную вибрацию. Все слагающие этой глубокой чувствительности участвуют в регуляции голосообразования. Мышечная чувствительность устанавливает пределы для составляющих гортани и дыхательного аппарата, контролирует вибрацию, создаваемую голосовыми складками двумя способами: с одной стороны, посредством тонуса (нормального напряжения) мышц голосовой складки, а с другой – посредством силы выдыхаемого воздуха. Она приводит в соответствие резонаторную полость и в состояние равновесия – силу нашего дыхания.
В каждой отдельно взятой мышце имеется нейрон, специфический именно для нее. Он обеспечивает модуляцию мышечного сокращения и является одной из составляющих, необходимых для гармоничной координации действия. Моторная команда централизована и руководит сразу несколькими мышцами. Централизуют моторную команду мозжечок, ретикулярная формация мозга и определенный отдел таламуса. В случае опухоли мозжечка речь становится замедленной, затрудненной, отрывистой, телеграфной. Таламус принимает участие в частоте речи, в формировании слова, контролирует манеру речи, синтаксис. Он также отвечает за кратковременную память. Кора головного мозга является основным элементом осмысленной и выразительной речи.
Целостность нейрона необходима для выживания мышцы, которой он руководит, для надежности рецептора, который он информирует, для нашей проприоцептивной чувствительности. Его повреждение, травма, перерождение влекут за собой смерть органа-рецептора или рецептора-приемника. Например, в результате травмы командующего ею нерва мышца атрофируется или у нее наступает паралич. Чтобы орган мог жить, его надо стимулировать. Если рассечь нерв голосовой складки, складка атрофируется и перестанет совершать движения. Она больше не сможет функционировать.
Тщательный церебральный анализ позволил выявить основную роль каждого полушария. Левое полушарие более приспособлено для формирования речи, логического мышления, математического анализа; правое полушарие отвечает за пространственную ориентацию, способность воспринимать музыку, за мир наших эмоций. Являются ли они полностью независимыми? Разумеется, нет. Существуют связи, соединяющие одно полушарие с другим. Попросту говоря, они соединяют полушарие разума с полушарием чувств. У левшей речевая зона распределена между левым и правым полушарием; такую особенность иногда называют амбилатеральностью.
У 96 % правшей левое полушарие отвечает за образование речи, равно как и у 70 % левшей. У 15 % левшей латерализация справа, а 15 % являются амбилатеральными. Среди левшей больше мужчин, чем женщин. Однако у женщин эффективное использование речи выше, чем у мужчин. С помощью магниторезонансной томографии (МРТ) было установлено, что при образовании конкретных понятий у мужчин задействуются главным образом речевые зоны левого полушария. Напротив, когда происходит мыслительная работа по созданию абстрактных понятий, отмечается значительное возбуждение правого полушария. Проекция человеческого голоса у мужчин и женщин разная. В 1995 году Шейвиц и ее сотрудники из Йельского университета провели визуализационные функциональные исследования головного мозга у мужчин и женщин. Исследователи попросили своих пациентов произнести несколько одинаковых фраз. Результат оказался неожиданным. Проекция «фонологической» речи, иначе говоря распознавание рифм, у мужчин оказалась только в правом полушарии. У женщин также активировалась аналогичная область правого полушария, но стимуляция наблюдалась и в левом полушарии. Это свидетельствует о том, что речь западноевропейского мужчины прежде всего рациональная, в то время как у женщины она и рациональная, и эмоциональная. Данное исследование вызвало целую волну новых работ. Различие между мужчиной и женщиной в освоении услышанного текста еще раз подчеркнуло, что участие правого полушария в работе речи отчетливее выражено у женщин, чем у мужчин.
Нейровизуализация показала, что наш мозг не только эволюционирует от младенческого состояния к взрослому, но и различается в зависимости от половой принадлежности. В западноевропейской цивилизации мужчина ассоциируется с солдатом. Он должен быть решительным, а в его речи нет места эмоциям. Это воин. Поэтому неудивительно, что его речь располагается главным образом в левом, математическом, полушарии. Про некоторых западноевропейских мужчин вполне можно сказать, что правое полушарие у них атрофировалось. Напротив, у женщины речь, бесспорно, несет эмоциональную нагрузку. У нее есть право на слезы, право выплеснуть свои эмоции. Она предоставляет слово своему правому полушарию.
«Все во всем и обоюдно», – говорил Жан Поль Сартр. Это утверждение, без сомнения, верно для нашего мозга. В самом деле, хотя каждое полушарие играет свою специфическую роль, наш голос получает реализацию только в результате союза между обоими полушариями. На примере мальчика Виктора, девочек Камалы и Амалы мы видели, как важно изучение слов. Мы видели впечатляющую галактику мозга, изборожденную нейронными путями. В мире, где механизм управления кажется управляющим самим собой посредством стимуляций, которые он же и посылает, реальность превосходит вымысел. И все же, Цереброполис состоит на службе у Homo sapiens или у эволюции?