Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

В поисках «грамматического» гена

Т. Черниговская, докт. биол. и филол. наук. Беседу ведёт канд. мед. наук А. Рылов

Речь — сложнейшая деятельность, присущая только человеку. Как мозг справляется с её организацией? Какие его способности запрограммированы генетически, а какие — развиваются в процессе обучения? Речевые механизмы мозга — предмет изучения нейролингвистики, науки относительно новой. О том, чем занимается эта область науки о мозге, рассказывает доктор биологических и филологических наук Татьяна Владимировна ЧЕРНИГОВСКАЯ, профессор Санкт-Петербургского государственного университета. Беседу ведёт специальный корреспондент журнала «Наука и жизнь» кандидат медицинских наук Александр Рылов.

— Самое яркое отличие человека от животных — это речь. Откуда у наших предков взялась способность разговаривать?

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

— Одна из самых неожиданных гипотез в нейролингвистике гласит, что способность к созданию языка нам подарила генетическая мутация. Причём не исключено, что тот же генетический механизм отвечает и за развитие шизофрении. Известный британский специалист по шизофрении Тимоти Кроу опубликовал в 2000 году работу «Шизофрения — цена, которую Homo sapiens платит за язык». По его мнению, эта болезнь и язык имеют общий эволюционный корень — как раз ту самую мутацию. Она подкорректировала развитие мозга таким образом, что полушария начали развиваться относительно независимо. В частности, левое стало ответственным за речь. Но как раз из-за того, что полушария приобрели разные «профессии», у некоторых людей мозг в целом не справляется с таким сложнейшим управлением. Тогда и развивается недуг — шизофрения. Кстати, главное, в чём она выражается, — расщепление личности с последующими нарушениями воли, эмоций, мышления и речи.

— А ген, отвечающий за речь, уже найден?

— Поиском «языкового» гена, или, как его называют, гена «грамматики», занимаются многие учёные. В 2001 году в журнале «Nature» была опубликована статья одного из самых знаменитых психолингвистов Стивена Пинкера, автора книги «Языковой инстинкт». В статье сообщалось, что наконец-то найден языковой ген, сделавший человека человеком.

Ведь, кроме людей, никто в природе не способен к речи. Конечно, коммуникация есть в любой живой системе. Даже амёбы друг с другом «разговаривают» химическим образом. Но язык с особым грамматическим типом его организации есть только у человека. В нашем языке существуют фонемы, морфемы, слова, фразы, тексты. У животных же — только закрытые списки сигналов, то есть сколько-то врождённых «слов», не более нескольких десятков. А в человеческий мозг заложен алгоритм, с помощью которого мы можем порождать бесконечное количество сигналов.

— Этот алгоритм и программирует «грамматический» ген?

— Возможно. Публикация Пинкера сперва была воспринята как сенсация. Вскоре выяснилось к тому же, что у шимпанзе некоторые фрагменты этого гена — FOXP2 — отсутствуют. Такое открытие, казалось бы, отлично объясняло, почему только у людей есть разговорный язык. Исследователи сравнили версии этого гена у людей и шимпанзе, горилл, орангутангов, макак и мышей. Оказалось, что человеческая версия FOXP2 имеет два ключевых отличия. Они определяют способность человека делать микродвижения языком и гортанью, необходимые для членораздельной речи. Язык — уникальная способность, присущая исключительно людям.

Но, увы, уже вскоре ген FOXP2 нашли у котят, цыплят и даже у крокодила, который эволюционно отстоит от человека весьма далеко.

— А может, у крокодила этот ген играет какую-то другую роль, скажем «плакательную»?

— Это маловероятно. Недавно московский физиолог профессор Константин Анохин показал, что поломка ещё одного из генов (FOXВ1) ведёт к поражению кратковременной памяти, что тоже отражается на речевых функциях, например на чтении. А память — гораздо более общая, неспецифическая функция мозга, чем речь.

Учёные считают, что такая сложнейшая способность человека, как речь, не может быть сосредоточена даже в одной нашей хромосоме, где «упакованы» тысячи генов. Сегодня, в 2010 году, представляется маловероятным, что «грамматический» ген вообще будет когда-либо открыт в геноме человека.

— Но если не существуют специализированные гены речи, то, может быть, известны какие-то другие молекулярно-генетические основы нашего «очеловечивания»?

— Возникновение даже только речи вряд ли могло быть обусловлено какой-то одной мутацией, не говоря уже о становлении всего набора чисто человеческих особенностей мозга. Важнейшая из них заключается в том, что объём мозга в процессе его эволюции увеличивался в основном за счёт новой коры (области коры головного мозга, только намеченные у низших млекопитающих, у человека составляющие основную часть коры).

В 2006 году, благодаря открытию группы генетиков из Калифорнийского университета под руководством Кэтрин Поллард, стало понятно, как это могло произойти. Сравнивая геномы человека и шимпанзе, учёные выделили ген, который мутировал у человека чрезвычайно быстро и позволил ему обогнать в интеллектуальном развитии древних сородичей. Этот фрагмент ДНК назвали зоной ускоренного развития 1 (human accelerated region 1, HAR1). Исследователи утверждают, что открыли ген, который отвечает за эволюцию нашего мозга. Возможно, одна часть генома человека в течение длительного времени развивалась в 70 раз быстрее, чем весь генетический код в целом. Это и привело к тому, что появился Homo sapiens.

Однако самое загадочное свойство гена HAR1 заключается в том, что его мутация случилась очень давно. Прошло множество тысячелетий, в течение которых это почему-то не обеспечивало никакого видимого прогресса в нашем развитии.

Мы пока не понимаем, что вдруг позволило мозгу внезапно стать несравненно более эффективным, хотя он уже сотни тысяч лет имел объём, достаточный для возникновения сложного поведения и языка. Археологи и антропологи лишь фиксируют таинственный взрыв креативных способностей древних людей примерно 50—70 тысяч лет назад. Вполне вероятно, что именно во время этого взрыва и сформировались механизмы мозга человека, необходимые для возникновения речи и других наших уникальных способностей.

— Но ведь сами по себе ни мутации, ни увеличение объёма коры ещё не сделали нас людьми. Изменившийся мозг должен был начать работать как-то по-иному. Об этом что-то известно?

— Давайте вспомним о механизмах памяти и обучения в процессе развития человека. Важнейший из них — мимезис, способность к копированию, подражанию, имитации. Открытие зеркальных нейронов профессором Джакомо Риззолатти и его коллегами из Пармского университета, которое считают самым крупным в нейропсихологии за последние десятилетия, подтверждает, насколько имитация важна для познавательного развития, да и для возникновения языка.

В 1996 году в журнале «Cognitive Brain Research» была опубликована статья «Премоторная кора и узнавание моторных действий». Её написали итальянские учёные Джакомо Риззолатти, Лучано Фадига, Леонардо Фогасси и Витторио Галлезе.

Исследователи предположили существование в мозге зеркальных нейронов — основу мимезиса, имитации. Зеркальные нейроны — это клетки коры мозга, которые активируются не только тогда, когда организм сам выполняет действие, но и когда видит, как это делает другой. Изначально Риззолатти обнаружил эти нейроны у обезьян. Исследователи проводили эксперименты на макаках, которым вживили в нижнюю часть лобной коры, отвечающей за движения, электроды для регистрации электрической активности нервных клеток. Пищу помещали в коробку, откуда животное должно было её достать с помощью специальных инструментов. Поразительное открытие итальянских учёных было сделано в тот день, когда один из исследователей случайно сам проделал ту же процедуру на глазах у обезьяны. Животное на это отреагировало, но абсолютно неожиданным способом. Сама обезьяна не шевельнулась. Поэтому поразительным для учёных оказалось то, что клетки её двигательной коры пришли в возбуждённое состояние, причём отпечаток их активности стал почти зеркальным отражением той электрофизиологической картины, которая наблюдалась, когда животное само доставало пищу.

К экспериментам подключились американские и британские лаборатории. Зеркальные нейроны нашли у человека, но для этого использовали не вживлённые электроды, а более щадящие для испытуемых методы исследования мозга. При помощи функциональной магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии, а также магнито- и электроэнцефалографии несколько независимых исследовательских групп подтвердили существование в коре головного мозга областей, которые активируются как при выполнении человеком определённых действий, так и тогда, когда человек просто смотрит или воображает, как эти действия выполняет кто-то другой.

Скорее всего, зеркальные нейроны нужны нам для того, чтобы понимать действия других. Мы можем делать это разными способами. Например, некто берёт с блюдца конфету. В первом случае мы могли бы описать происходящее с помощью определённой интеллектуальной процедуры. Есть блюдце и рука, которая производит хватательное движение. Из этого можно вывести некий смысл: человек взял сладость. Так возникает понимание произошедшего события. Во втором случае действие воспринимается моторной системой мгновенно. Картинка фиксируется корковыми нейронами, заставляя наблюдателя прочувствовать эту операцию, как бы выполнив её лично. Это и есть способ, каким мы воспринимаем чьё-то действие, — посредством чувства, а не размышления. Вот в чём, возможно, и заключается роль зеркальных нейронов в мозге человека!

Имитация лежит и в основе социальных функций. На ней основано восприятие эмоций других людей. Когда мы смотрим грустный фильм, то сочувствуем герою благодаря включению зеркальных нейронов. Их участие в механизмах человеческих эмоций уже было доказано в сложнейших экспериментах с регистрацией электрической активности мозга у здоровых людей.

Кстати, имитация давно используется в практической психологии. Известно, что при доверительном общении люди довольно быстро начинают копировать жесты, мимику, интонации друг друга. Думаю, что понимание работы зеркальных нейронов поможет разобраться в природе аутизма и всего спектра подобных нарушений, включая шизофрению. При этой болезни человек перестаёт понимать, что делают другие. Ему не хочется общаться с окружающими. Это может происходить и из-за поражения зеркальных нейронов.

Как считает профессор Риззолатти, зеркальные нейроны — биологический фундамент и всей человеческой культуры. Вписаться в неё, впитать её наш мозг способен благодаря этим системам.

— Раз уж мы заговорили о культуре, скажите, можно ли сегодня объяснить способности её величайших мастеров, исходя из наших знаний о мозге?

— Некоторое время назад я прочла статью, где в заглавии ставился вопрос «Когда Моцарт стал Моцартом?» Автор её — Ю. И. Аршавский, работающий в университете Сан-Диего, в Калифорнии. Обсуждались два возможных ответа. Первый: Моцарт стал Моцартом в момент формирования зиготы (оплодотворённой яйцеклетки), то есть при зачатии. Второй: он стал гением позже, в процессе пре- и постнатального развития (то есть от зачатия до смерти). Традиционно было принято считать, что последний ответ более правильный. Кстати, таким образом ставился и вопрос о том, наследуется ли гениальность. Между прочим, Джеймс Уотсон, получивший вместе с Фрэнсисом Криком Нобелевскую премию за открытие двойной спирали ДНК, считает, что генетически наследуется и глупость...

Мы знаем, что генетически предопределена только общая архитектоника мозга, включая и межнейронные связи. Зато микроархитектура центров, участвующих в познавательных функциях, складывается относительно случайно уже в процессе развития. Примечательно, однако, что музыкальные способности наследуются гораздо чаще (почти в 80% случаев!), чем стихотворные, математические или какие-либо другие. Таким образом, в мозге Моцарта изначально было заложено нечто такое, что отличало его от других людей. Аршавский допускает, что Моцарт стал Моцартом при зачатии.

Я не считаю, что буквально всё определено генетикой. Да, конечно, если Господь не дал человеку выдающихся музыкальных, или математических, или литературных способностей, гения из него не воспитает никакая самая изысканная школа. Но гений — это не только гены, но и огромная работа личности над собой. К тому же труд учителей и влияние социальной среды. Мозг должен быть наполнен культурой, иначе он пропадёт.

— Просматривается ли уже сегодня нейропсихологический механизм, который на подсознательном уровне тормозит наши «животные» инстинкты? В чём здесь может состоять отличие в работе мозга социльно нормального человека и подонка?

— Я сама дополню ваш вопрос: а вправду ли он подонок? Может, у него просто сломан в мозге «человеческий контролёр» над инстинктами?

Не так просто объяснить, что считать инстинктом. Это что-то вроде игральный карты джокера. Когда нет удовлетворительного объяснения чему-то, говорят: это инстинкт. Учёного такая позиция не устраивает. Например, если человек готов зажечь мировой пожар, считая себя вправе выбирать путь развития человечества, — что это? Освободившийся из подкорки инстинкт к массовому уничтожению людей? Но почему он подавлен у других, готовых жертвовать собой ради даже незнакомых им сограждан? Или и там и тут, по сути, одно и то же — инстинкты, только разной окраски?

А может, инстинкты тут ни при чём? Всё дело в воспитании, идеологии, нравственных ориентирах? Пока это едва ли объяснимо.

— И нельзя опереться на нейробиологические данные?

— Вот пример. В мозге есть участок — вентромедиальная префронтальная кора. Она отвечает за эмоциональные реакции. При её повреждении или неправильной работе человек вдруг начинает себя вести поразительным образом. Он намного больше, чем здоровые люди, склонен пожертвовать жизнью любого другого человека (не путайте с самопожертвованием!) ради блага общества или некой идеи. К тому же пациенты с нарушениями в этой части мозга в психологических тестах неправильно решают нравственные вопросы, когда есть конфликт между рациональным выбором, эмоциями и совестью.

Мы также знаем, что есть люди импульсивные, склонные к риску, действующие мгновенно, практически не задумываясь над тем, стоит ли вообще так поступать или лучше остановиться и подумать над последствиями. Прижизненное и безвредное для здоровья томографическое исследование их мозга показало удивительный факт. В человеческом мозге есть тормозная сеть нейронов, включающаяся, как вспышка молнии, всего на несколько миллисекунд для принятия решения. У всех ли эта сеть работает правильно?

Итак, предположим, мы выявим (а уже в 2010-х годах это станет возможным), что некий человек имел несчастье родиться или в результате каких-то событий стать обладателем патологического мозга, который будет толкать его к тяжёлым преступлениям. Что делать обществу? Наказывать этого гражданина не за что, но он потенциально очень опасен. Сложнейший моральный выбор, как и ситуация для правосудия, не правда ли? И всё же я надеюсь, что после того, как человечество с помощью нейрофизиологических данных найдёт решение этих проблем, борьба с преступностью будет осуществляться более справедливыми, а значит, и эффективными способами.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Наука. Вести с переднего края»