Нейропсихологические механизмы процесса овладения иностранным языком

В своей книге Древо познания, которая была написана в 1984 году (русский перевод был опубликован в 2001 году), Умберто Матурана и Франсиско Варела обращаются к проблеме биологической обусловленности человеческого бытия в контексте системной самоорганизации.

Знание, являясь результатом когнитивной деятельности, считается наиболее общей составляющей психологических структур; оно проявляется во всех сферах человеческой жизни и определяет основные психологические феномены [Максимова и др., 1998]. Следовательно, как полагают Н. Е. Максимова, И. О. Александров и др., полное описание психологических структур возможно, если имеет место контролируемое приобретение человеком знания в какой-либо предметной области. Обращаясь к понятию «структура индивидуального знания», они трактуют его с позиции системно-эволюционного подхода как «множество компонентов, представляющих совершившиеся взаимодействия субъекта с миром, и взаимоотношения между этими компонентами» [Максимова и др., 1998, с. 64]. Другими словами, структуру индивидуального знания можно изобразить в виде сети, которую авторы статьи называют семантической.

Далее, исследователи выделяют в структуре индивидуального знания

семантические ассоциативные сети и семантические пропозициональные сети.

Первые отвечают за связность компонентов структуры индивидуального знания на основе семантических обобщений в конкретной сфере деятельности и за учет разнородной информации. Вторые обеспечивают переход от одних действий к другим, отражая тем самым их логическую преемственность.

«актуализация компонентов структуры знания определяет феноменологию любой конкретной деятельности» [Там же, с. 79]. Следовательно, можно говорить о том, что каждой конкретной области практической деятельности человека соответствует своя составляющая структуры индивидуального знания, которую авторы статьи определяют как «специфический домен индивидуального знания».

В другой своей работе на основе проведенных экспериментов И. О. Александров, Н. Е. Максимова и др. приходят к выводу о том, что структуру индивидуального знания, которая соответствует конкретной предметной области, можно описать через базовые компоненты и их группы, в которых реализованы разного рода отношения между этими компонентами. Исследователи сообщают, что эти базовые компоненты «фиксируются как образования, представляющие вновь сформированные акты взаимоотношения субъекта с предметной областью» [Александров и др., 1999, с. 67]. Следовательно, разумно предположить, что в процессе овладения ИЯ через взаимодействие человека с иноязычной культурой постепенно кристаллизуются базовые компоненты, существующие в разнообразных отношениях между собой, порождая тем самым специфический домен индивидуального знания – «ментальное пространство» (в терминах В. Е. Клочко [Клочко, 2005]) этого языка.

Кроме того, авторы статьи выделяют два типа базовых компонентов, причем первый тип этих компонентов через дифференциацию порождает компоненты второго типа. При этом базовые компоненты второго типа представляют собой

«акты репертуара», а компоненты первого типа отвечают за связность их групп. Как отмечают И. О. Александров, Н. Е. Максимова и др., «классификация базовых компонентов может быть дана через общность целей/результатов, условий и способов реализации актов взаимоотношения субъекта с предметной областью» [Александров и др., 1999, с. 67]. Вместе с тем они подчеркивают, что

состав базовых компонентов структуры индивидуального знания, с одной стороны, определяется логикой самой предметной области, а с другой стороны, важную роль в их формировании играет индивидуальное, проявляющееся в истории взаимоотношений человека с данной предметной областью.

Переходя на психофизиологический уровень, исследователи приходят к выводу, что базовым компонентам в структуре индивидуального знания соответствуют группы нейронов, специализация которых сходна относительно тех или иных актов репертуара. В свою очередь, отношения между этими базовыми компонентами проявляются на уровне взаимосвязи между группами специализированных нейронов [Там же]. Другими словами, можно говорить о наличии взаимодействия сетевого характера между группами специализированных нейронов.

Таким образом, напрашивается вывод о том, что структура индивидуального знания, являющегося психологическим феноменом по своей сути, обладает в своей основе биологической природой, что, в свою очередь, согласуется с представлениями У. Матураны и Ф. Варелы [Матурана, 2001] о биологической обусловленности когнитивного опыта человека, о которых уже шла речь в данном разделе. Сетевой принцип организации структуры индивидуального знания реализуется через соответствующие нейронные сети, которые возникают и развиваются в процессе становления человека. При этом для каждой конкретной области человеческой жизнедеятельности образуются свои собственные составляющие структуры индивидуального знания – «специфические домены» (согласно [Максимова и др., 1998] или «ментальные подпространства», следуя логике В. Е. Клочко [Клочко, 2005]).

Высвечивая роль культуры в развитии человека, современные исследователи представляют ее средой, включающей «набор эффордансов» (подробнее, [Александров, 2009]). Отметим, что термин affordance был предложен Джеймсом Гибсоном (James Gibson) в 1977 году [Gibson, 1977] (подробнее, [Gibson, 1986]), значение которого опирается в своей основе на английский глагол to afford – давать, предоставлять, приносить [Мюллер, 2000]. Другими словами,

эффордансы понимаются не как стимулы (культура как набор стимулов, действующих на индивида, в парадигме реактивности), а как «предоставители» возможности сформировать и реализовать определенное поведение.

Ю. И.

«культурное содержание»» [Там же, с. 64]. Тогда с учетом сказанного в Параграфе 2.1 об избирательности взаимодействия человека как психологической системы со средой в процессе своего становления, можно говорить о том, что системогенез осуществляется через трансформацию определенного культурного содержания, представляющего собой потенциал, или «эффорданс» (согласно [Gibson, 1977]), в «многомерный мир человека» (по [Клочко, 2005]) в результате нахождения соответствия этому содержанию.

Далее, акцентируя свое внимание на роли культурного в понимании психического и рассматривая данную проблему с позиции системно- эволюционного подхода, Ю. И. Александров и Н. Л. Александрова обращаются в своем исследовании и к психофизиологическим основам системогенеза. При этом отмечается, что «в основе формирования новых систем при научении лежит процесс специализации нейронов относительно вновь формируемой системы» [Александров, 2009, с. 16]. Что касается самих нейронов для специализации, то их отбор происходит из числа «преспециализированных» клеток, которые сформировались на ранних стадиях онтогенеза. Речь идет о так называемом

«принципе селекции» (подробнее, в [Александров, 2009]), согласно которому существует два этапа этого отбора. На первом этапе (ранний онтогенез) формируются различные наборы преспециализированных клеток, а второй этап связан со специализацией нейронов относительно видоспецифических и индивидуально специфических актов, которым обучается индивид. Как

подчеркивают Ю. И. Александров и Н. Л. Александрова, «системная специализация нейронов постоянна и означает их неизменное вовлечение в реализацию соответствующих функциональных систем» [Александров, 2009, с.

Несмотря на тот факт, что современным исследователям уже удалось обнаружить нейроны, которые специализированы относительно разнообразных элементов индивидуального опыта, это не следует понимать как абсолютную предопределенность. Так, Ю. И. Александров и Н. Л. Александрова отмечают, что даже «видоспецифические акты формируются в зависимости от особенностей индивидуального развития» [Там же, с. 18]. В отношении индивидуально специфических актов авторы полагают, что индивидуальное развитие человека следует рассматривать как поэтапный процесс, в котором преспециализированные нейроны, задействованные при научении, служат, скорее, для формирования определенного класса таких актов. Для иллюстрации вышесказанного приведем следующее: «Вновь сформированные, все более дифференцированные системы не заменяют ранее сформированные, а «наслаиваются» на них. Таким образом, субъективный опыт индивида представляет собой структуру, образованную системами разного «возраста»» [Там же, с. 19]. Следовательно, можно говорить о том, что структура субъективного опыта многомерна по своей сути, а поведенческие акты реализуются через одновременную актуализацию нейронов, входящих в разноуровневые подсистемы, возникающие в процессе становления человека, образуя разнообразные нейронные паттерны. Кроме того, логично предположить, что каждый из нейронов, задействованных в реализации того или иного поведенческого акта, может считаться «преспециализированным» в контексте усложнения данного акта в ходе дальнейшего развития.

Повсеместные исследования нейронной активности способствовали открытию «зеркальных» нейронов («mirror neurons»), о существовании которых мир узнал в середине 90-х годов 20 века. Несколькими годами ранее группа ученых под руководством Giacomo Rizzolatti в Пармском университете (Università di Parma), Италия, в ходе изучения премоторной коры головного мозга макак

обнаружила, что активность большинства нейронов зоны F5 (area F5), расположенных в вентральной области премоторной коры (ventral premotor cortex), связана скорее с действием, нежели с отдельными движениями, из которых оно складывается: «… in most F5 neurons, the discharge correlates with an action, rather than with the individual movements that form it» [Rizzolatti, 1998, с.

«зеркальных» нейронов, когда выяснилось, что нейроны зоны F5 активизируются не только когда обезьяна хватала предмет или производила с ним какие-то действия, но и когда она наблюдала подобные действия экспериментатора:

«Further study revealed something unexpected: a class of F5 neurons that discharge not only when the monkey grasped or manipulated the objects, but also when the monkey observed the experimenter making a similar gesture» [Там же]. Именно эти нейроны и были названы «зеркальными».

К удивительным свойствам этих нейронов можно отнести их узкую специализацию. Было замечено в ходе исследований, что они откликаются активностью только на конкретные действия с предметами, а простое предъявление этих предметов (object presentation) никак не сказывалось на нейронной активности. Эта избирательность нейронов проявлялась даже в зависимости от цели действия и того, как оно выполнялось. Например, некоторые из «зеркальных» нейронов реагировали, только когда предмет захватывался большим и указательным пальцами. Кроме того, активность этих нейронов не зависела от того, на каком расстоянии находился экспериментатор, действие которого наблюдала обезьяна [Rizzolatti, 1998].

Главным свойством «зеркальных» нейронов признается соответствие их активности при наблюдении за действием и при выполнении подобного действия:

«… mirror neurons show congruence between the observed and executed action» [Там же, с. 188]. Именно это их свойство, по мнению многих исследователей, лежит в основе имитации действий (imitating actions) и их распознавании (understanding

actions). G. Rizzolatti и M. Arbib употребляют термин understanding, который они объясняют как способность индивида распознавать то, что другой индивид выполняет действие, отличать это действие от других и действовать в соответствии с полученной информацией: «By «understanding» we mean the capacity that individuals have to recognize that another individual is performing an action, to differentiate the observed action from other actions, and to use this information to act appropriately» [Там же , с. 189].

Большинство исследователей сходится во мнении, что зона F5 головного мозга приматов является аналогом зоны Брока в головном мозге человека. Как отмечается в [Rizzolatti, 1998], несмотря на то, что в традиционном представлении зона Брока отвечает за речь, а зона F5 связана с движением кистью, имеются экспериментальные свидетельства, которые позволяют обнаружить больше сходства между ними. Так, например, в зоне F5 находятся участки, связанные с активностью нейронов при движении кистью, и участки, активизирующиеся при движении рта и гортани. Аналогично, согласно результатам исследований, проведенных с помощью позитронно-эмиссионной томографии (PET – Positron- Emission Tomography), выявлено, что активизация нейронов в различных участках зоны Брока происходит при выполнении движений кистью и рукой, при мысленном представлении действий «хватание кистью» и «вращение кистью». Кроме того, активность в этой зоне наблюдалась и у пациентов с кровоизлиянием в подкорковые области мозга (subcortical infarction), когда их просили пошевелить парализованной рукой. Все эти данные дали основание ученым предполагать, что «зеркальные» нейроны есть и у человека, и что они связаны не только с выполнением действий, но, возможно, и с речью.

Группе G. Rizzolatti удалось обнаружить доказательство существования подобной системы нейронов и у человека. В экспериментах, которые проводил Luciano Fadiga с коллегами [Fadiga и др., 1995], было предположено, что при наблюдении какого-либо действия у человека возрастает нейронная активность в соответствующей области премоторной коры головного мозга. Как известно, возбуждение двигательных нейронов в коре головного мозга приводит к

распространению электрического импульса по кортикоспинальному тракту сначала к двигательным нейронам спинного мозга, а затем по корешкам и периферическим нервным волокнам к мышцам, вызывая их сокращение.

В ходе экспериментов исследователи, воздействуя на область моторной коры головного мозга с помощью трансчерепной магнитной стимуляции (transcranial magnetic stimulation), обнаружили у испытуемых усиление двигательных вызванных потенциалов (motor evoked potentials) при наблюдении за различными действиями экспериментатора. При этом характер регистрируемых вызванных потенциалов соответствовал паттернам двигательной активности, записанным при выполнении подобных действий самими участниками экспериментов. Анализ полученных результатов позволил L. Fadiga и его коллегам утверждать, что у человека, также как и у обезьян, существует некие системы нейронов, активизирующиеся как при выполнении определенных действий, так и при наблюдении за ними. В свою очередь, исследователи полагают, что именно эти системы отвечают и за распознавание таких действий.

Кроме того, логично предположить, что у человека подобный механизм представляет собой более сложную и многомерную структуру, поскольку содержит еще и речевой компонент. Следовательно, активизация определенных нейронов или нейронных паттернов может происходить не только при выполнении действий или наблюдении за ними, но и когда человек говорит или пишет о них, слышит или читает.

Несомненный интерес в этой связи представляют нейролингвистические исследования, проводимые с целью изучения особенностей развития речи в раннем возрасте, поскольку полученные эмпирические данные позволяют значительно расширить наши знания о когнитивном развитии и нейробиологической основе этого процесса.

Действительно, способности ребенка в овладении речью за короткий промежуток времени поразительны и вызывают интерес у представителей многих наук. В частности, специалисты исследуют механизмы, лежащие в основе овладения речью и изучения языка. Так, в работах Patricia Kuhl и ее коллег

(подробнее в [Kuhl, 2008]) было показано, что социальное взаимодействие (social interaction) и интерес, проявляемый ребенком к речи (interest in speech), могут оказаться особенно важными в процессе овладения речью в раннем возрасте.

Современные неинвазивные методы исследования деятельности мозга позволяют изучать процесс овладения речью и особенности обработки мозгом различных языковых явлений практически с момента появления младенца на свет. К ним относятся: 1) электроэнцефалография (ЭЭГ) – electroencephalography (EEG); 2) метод вызванных потенциалов: в частности, связанные с событиями потенциалы (ССП) – event-related potentials (ERPs); 3) магнитоэнцефалография (МЭГ) – magnetoencephalography (MEG); 4) функциональная магнито-резонансная томография (фМРТ) – functional magnetic resonance imaging (fMPI) и 5) метод спектроскопии в ближней инфракрасной области (БИК-спектроскопия) – near- infrared spectroscopy (NIRS).

Используя вышеперечисленные методы для регистрации нейронной активности, ученые могут теперь проследить особенности мозговой деятельности младенца при восприятии отдельных фонем того или иного языка, а в дальнейшем

– при восприятии слов и предложений. В свою очередь, это дает возможность изучить механизмы, лежащие в основе обработки мозгом фонетической, семантической и синтаксической информации, и особенности образования нейронных сетей при овладении речью и изучении языка в раннем возрасте.

Так, P. Kuhl и M. Rivera-Gaxiola в своем обзоре целого ряда исследований раннего речевого развития отмечают, что наблюдается ярко выраженная взаимосвязь между восприятием младенцами отдельных фонем на первом году жизни и слов, а затем и предложений на втором и третьем годах жизни, что свидетельствует о непрерывности самого процесса развития. Кроме того, они полагают, что языковая среда, в которой оказывается младенец в первый год своей жизни, закладывает основу нейронной архитектуры, которая и обуславливает дальнейшее овладение языком: «… exposure to language in the first year of life begins to set the neural architecture in a way that vaults the infant forward in the acquisition of language» [Kuhl, 2008, с. 513]. Сопоставляя вышесказанное с

представлением о роли культуры в развитии высших психических функций [Выготский, 2002b, 2002c], можно с большой долей вероятности утверждать, что именно культура оказывается решающим фактором, определяющим особенности формирующихся нейронных сетей, представляющих собой биологическую основу процесса развития.

В этой связи обратим внимание на результаты некоторых исследований из числа приведенных в обзоре P. Kuhl и M. Rivera-Gaxiola [Kuhl, 2008]. В частности, многочисленные работы свидетельствуют о том, что новорожденные обладают универсальной способностью различать контрастные фонемы любого языка, но постепенно характер этой способности меняется (начиная приблизительно с 6 месяцев для гласных звуков и 10 месяцев для согласных). Данный факт трактуется исследователями как предрасположенность человеческого мозга в момент рождения к восприятию любого языка; однако по мере развития ребенка в той или иной языковой среде способность к фонетическому различению усиливается в отношении родного языка и постепенно сужается в отношении других языков. Отметим, что в случае билингвов описанная способность наблюдается в отношении двух языков, в среде которых развивается ребенок.

Эти данные позволили P. Kuhl высказать предположение о том, что через восприятие родного языка с момента рождения происходят изменения в нейронной архитектуре и возникают нейронные связи, отражающие определенные паттерны, содержащиеся во внешней речи. Выдвинутая гипотеза [Kuhl, 2004], которая получила название native language neural commitment (NLNC), гласит: «… initial native language experience produces changes in the neural architecture and connections that reflect the patterned regularities contained in ambient speech» [Kuhl, 2008, с. 516]. Такая «настройка» нейронных сетей на родной язык, по мнению P. Kuhl, облегчает восприятие более сложных языковых структур в ходе дальнейшего развития и ведет к постепенному ослаблению способности воспринимать другие языки. Однако, на наш взгляд, это не следует понимать как угасание этой способности вообще и объяснять этим трудности в овладении другим языком в более позднем возрасте. Скорее, речь может идти о том, что для

родного языка постепенно формируется многомерная нейронная сеть, а в отношении других языков существует лишь возможность возникновения подобных структур в виде, скажем, преспециализированных нейронов, если рассуждать в логике Ю. И. Александрова [Александров, 2009].

Кроме того, обращает на себя внимание ряд экспериментальных работ, в которых изучается влияние социального взаимодействия на процесс раннего речевого развития. Например, одно из исследований, описанных в обзоре P. Kuhl и M. Rivera-Gaxiola [Kuhl, 2008], касается особенностей овладения ИЯ 9- месячными младенцами [Kuhl и др., 2003]. В ходе эксперимента носители китайского языка (мужчины и женщины) читали испытуемым книги в течение 12 сессий по 25 минут каждая и играли с ними на протяжении 4-6 недель. В контрольной группе происходило все то же самое, но на английском языке. Еще две группы испытуемых слушали чтение книг на китайском языке, передаваемое по телевизору и в аудиозаписи. Сравнение полученных с помощью ССП результатов показало, что только в группе 9-месячных младенцев, где обучение китайскому языку происходило вживую, нейронная активность усиливалась при предъявлении им в дальнейшем фонем китайского языка. Следовательно, разумно предположить, что именно социальное взаимодействие (особенно на этапе раннего речевого развития) оказывается одним из ключевых факторов в процессе образования многомерных нейронных сетей, о которых шла речь выше, как в отношении родного языка, так и в отношении любого другого изучаемого языка.