Нина Краус

Мозг слушает. Как создается осмысленный звуковой мир

Посвящается Мики, Расселу, Нику и Маршаллу

NINA KRAUS

OF SOUND MIND

HOW OUR BRAIN CONSTRUCTS A MEANINGFUL SONIC WORLD

This edition is published by arrangement with Anne Edelstein Literary Agency LLC and The Van Lear Agency

Издание осуществлено при поддержке “Книжных проектов Дмитрия Зимина”

© Nina Kraus, 2021

© Т. Мосолова, перевод на русский язык, 2023

© ООО “Издательство АСТ”, 2023

Издательство CORPUS®

Книжные проекты Дмитрия Зимина

Эта книга издана в рамках программы “Книжные проекты Дмитрия Зимина” и продолжает серию “Библиотека фонда «Династия»”. Дмитрий Борисович Зимин – основатель компании “Вымпелком” (Beeline), фонда некоммерческих программ “Династия” и фонда “Московское время”.

Программа “Книжные проекты Дмитрия Зимина” объединяет три проекта, хорошо знакомых читательской аудитории: издание научно-популярных книг “Библиотека фонда «Династия»”, издательское направление фонда “Московское время” и премию в области русскоязычной научно-популярной литературы “Просветитель”.

Подробную информацию о “Книжных проектах Дмитрия Зимина” вы найдете на сайте ziminbookprojects.ru

Введение

О звуковом разуме: партнерство между звуком и мозгом

Непризнанный звук, недооцененный слух

Редко так бывает, что нет никаких звуков. Теоретически звуконепроницаемые помещения существуют. Но если вам когда-нибудь случалось попадать в такое помещение, вы быстро улавливали шорох своей одежды, когда переступали с ноги на ногу, собственное дыхание, приглушенные удары сердца, хруст в шее при повороте головы, легкое шуршание языка, трущегося о заднюю поверхность зубов, урчание в животе. Вокруг нас всегда есть звук – вездесущий и невидимый.

Наш слух постоянно включен. Мы не можем закрыть уши так, как закрываем глаза. Но, возможно, в большей степени, чем любой другой сигнал, мы можем игнорировать малозначимые звуки, так что они отодвигаются куда-то на задворки нашего сознания. Всем знакомо ощущение, когда мы обращаем внимание на звук, только когда он внезапно прекращается. Перестал гудеть холодильник? Или заглушили мотор у стоявшего поблизости грузовика? Или соседи снизу выключили телевизор? Постоянное присутствие звука в сочетании с нашей способностью не обращать на него внимания делают наши отношения со звуком весьма сложными. Это наше важнейшее средство коммуникации, и в этом качестве оно играет центральную роль в межчеловеческом общении. Однако часто слух воспринимают как данность. Большинство из нас, возникни такая дилемма, отказались бы от слуха, но не от зрения, поскольку мы способны представить себе обыденную жизнь в тишине, но не в темноте. Мы недостаточно признаем звук. И недооцениваем слух.

Мой интерес к звуку проявился рано. Я росла среди музыки – мама была пианисткой. В детстве я больше всего любила играть под роялем. Я приносила туда кукол и играла с ними под музыку Баха, Шопена, Скрябина. Кроме того, я росла в доме, где говорили на нескольких языках, поскольку мы все время перемещались между Нью-Йорком и маминым родным Триестом в Италии. В обеих странах у меня были родственники и друзья, и я достаточно хорошо владела обоими языками. Этот ранний музыкальный и языковой опыт очень на меня повлиял, и именно поэтому позднее, когда я стала нейробиологом и преподавательницей, моим любимым предметом стали биологические основы речи и музыки. Этот курс и эта книга о звуке – о его богатстве, значении и силе – и о том, как мозг осмысливает звук и делает нас такими, какие мы есть.

Путь от маминого фортепиано до изучения необыкновенно точного слухового мозга, обрабатывающего звуки нашей жизни, не был прямым. Поначалу в университете мой интерес к словам и языкам привел меня в сферу сравнительного литературоведения. Это было моей специализацией, пока я не стала изучать биологию. Примерно в это же время я обнаружила книгу Эрика Леннеберга “Биологические основы языка”[1] (звучит знакомо?). Леннеберг писал о биологических и эволюционных принципах, обеспечивающих существование речи. Он по-новому для того времени объединил изучение речи с изучением биологии. И это привлекло мое внимание. Я поняла, что это возможная область исследований и что мне интересно этим заниматься. Но мне не хотелось ограничиваться изучением речи. Мой интерес был более широким – звук так таковой. Звуком наполнено все, что находится снаружи от нас, но что происходит внутри мозга, когда мы слышим слово, аккорд, мяуканье или визг? Как звуки нас изменяют? Как наш звуковой опыт изменяет наше восприятие звука? В качестве предмета исследований я выбрала биологию обработки звука.

Поступив в аспирантуру, я поняла, что могу получать деньги, чтобы учиться. У меня была стипендия 200 долларов в месяц, а за квартиру я платила 50 долларов. Все устроилось! Теперь мне оставалось лишь представить себе, как я буду заниматься изучением биологии обработки звука. Вскоре я оказалась в лаборатории и стала изучать двухтоновое подавление в слуховом нерве шиншиллы – влияние одного звука на другой при их одновременном звучании[2]. Когда я с энтузиазмом рассказывала все это маме, она посмотрела на меня и спросила: “Нина, что ты делаешь?” В тот момент я поняла, что не могу объяснить маме, почему двухтоновое подавление звука у шиншиллы важно и для нее. Почему я хочу это изучать? Нина, а что ты делаешь?

Мне стало ясно, что я не хочу тратить время, если не могу объяснить маме, на что я его трачу. Я поняла, что наука, которой я занимаюсь, должна иметь очевидную связь с жизнью. Меня все еще чрезвычайно интересовали звук и мозг, и поэтому я перешла в другую лабораторию, где работала со слуховой корой кроликов. Здесь я обнаружила, что после тренировки – научения присваивать звукам смысл – отдельные нейроны слуховой коры меняют поведение[3]. Если звук не имеет большого значения, мозг реагирует на него одним образом. Но если тот же звук приобретает смысл (например, когда за этим звуком следует еда), мозг реагирует иначе. Возникает связь между звуком и мозгом, имеющая отношение к реальному миру. Смысл внешних по отношению к мозгу сигналов имеет значение для сигналов внутри мозга. В то время это было новым, и, что еще важнее, это можно было объяснить маме. Она могла увидеть в этом смысл – любой мог увидеть смысл. Я решила понять, как и почему мозг меняет реакцию на звук, если у него есть смысл.

Звук связывает нас с миром

Умение воспринимать звук появилось очень давно. Механизм слуха есть у всех позвоночных. Однако многие позвоночные слепы, в том числе некоторые кроты, земноводные и рыбы, а также некоторые обитатели пещер. Восприятие звука эволюционировало в качестве защитного механизма – как система предупреждения о наличии хищников или других опасностей в окружающем пространстве. Возможно, стресс от уличного шума в XXI веке – это тень прошлого, когда наши далекие предки реагировали на шум, предвещавший сход лавины или приближение стада бегущих животных.

Хелен Келлер[4] говорила, что “слепота отделяет нас от вещей, а глухота отделяет от людей”. Звук отражает то, что мы не можем увидеть и не можем описать. Вспомните, как мама спрашивала вас: “Что случилось?” в тот момент, когда поднимала телефонную трубку и слышала ваш не совсем адекватный голос. Звук невидим, но ощутим и насыщен смыслом.

Тогда почему же первое место среди “главных чувств” при опросах занимает зрение?[5][6] Почему Институт зрения Национального института здоровья был основан на 20 лет раньше Института слуха? Я думаю, одна из причин заключается в том, что мы забываем, как слушать. Непрекращающийся шум вокруг сделал нас нечувствительными к звуку и лишил способности слышать его оттенки. Поэтому мы решили не обращать внимания на звук и ориентироваться с помощью зрения. Другая причина в том, что, подобно силе тяжести и другим мощным силам в нашем мире, звук невидим. Когда в последний раз вы обращали внимание на силу тяжести? Мы не видим звук – значит, не о чем и думать. Наконец, звук непостоянен. Если мы видим комбайн, идущий по кукурузному полю, он остается громоздким желтым металлическим предметом, даже если перемещается из одной части нашего поля зрения в другую. Он обладает постоянством. Он ждет нас, чтобы погрузить в свое “комбайнство”, и вознаграждает наше долгое и неспешное разглядывание набором видимых признаков. Но звук может мгновенно прекратиться или со временем превратиться в другой звук. А когда он затих, он затих.

Давайте рассмотрим мельчайшую единицу речи с точки зрения акустики. Слово “крот” имеет всего одну гласную, но четыре различимые фонемы, или четыре отдельных звука. Замените любую из них, и смысл изменится (“грот”) или исчезнет (“нрот”). В разговорной речи мы каждую секунду слышим от 25 до 30 фонем, и если не обрабатывать их правильно, смысл может потеряться. Однако в большинстве случаев этот вихрь звуков не доставляет особенных проблем нашей скоростной слуховой системе. Представьте себе, что нужно было бы обрабатывать зрительный сигнал, изменяющийся 25 или 30 раз в секунду. Это мяч! А теперь жираф! А теперь облако!

Как же нам удается распознавать речь, если она разворачивается слишком быстро для неторопливого анализа? Мы используем невероятную скорость и вычислительную способность слухового мозга. Представьте себе длительность секунды. А теперь представьте себе десятую долю секунды. А теперь сотую долю. Трудно даже осознать, насколько это быстро. А теперь добавьте еще один ноль. Слуховые нейроны осуществляют вычисления в диапазоне тысячных долей секунды. Свет быстрее звука, но в головном мозге слух быстрее зрительного, тактильного или любого другого ощущения.

Наш слышащий мозг совмещает восприятие, движение, мышление и ощущение

Мы не просто слышим звуки; мы взаимодействуем с ними, когда придаем им смысл. Наш слышащий мозг обширен. Слышать – значит чувствовать, двигаться, мыслить и ощущать. Но до последнего времени мы так не думали.

Замечательные специализированные слуховые структуры, соединяющие ухо с мозгом, на первый взгляд напоминают рабочих на конвейере. Исходный продукт (звук) проникает в ухо и далее передается от этапа к этапу, приобретая по дороге дополнительные части. Эта иерархическая однонаправленная схема – классическое описание процесса обработки звука. Оно до сих пор применяется, но является слишком упрощенным и неполным. Путь обработки звука – не улица с односторонним движением посреди пустыни; это часть многостороннего скоростного шоссе в оживленном урбанистическом центре, с въездами и съездами, перекрестками с круговым движением и транспортными развязками, которые направляют движение ко многим и из многих соседних отделов мозга. При максимальной эффективности – это чудо инфраструктуры, где движение происходит быстро и гладко. Но, как и на городской магистрали, здесь случаются неожиданности, вызванные аварией в другой части города, в километре от плотного потока, в котором я сейчас нахожусь.

Да, в слуховых путях существует иерархия, отделы и специализация, но их значимость определяется степенью их взаимосвязи и связи с внешними силами. Такие человеческие достижения, как речь и музыка, возможны не благодаря активности центров по обработке звука, деловито передающих информацию о звуковом пространстве в одну сторону от уха к мозгу. Скорее эти достижения являются результатом обширной сети взаимосвязей между нашей сенсорной системой, двигательной системой, системой мотивации и вознаграждения, а также когнитивных центров, управляющих нашим мышлением. На самом деле слух включает в себя чувства, движения, мышление и ощущения (рис. i.1).

Рис. i.1. Извлечение смысла из звука зависит от того, как мы думаем, чувствуем, ощущаем и движемся.

Связи между слуховыми и двигательными центрами позволяют нам двигать ртом, языком и губами, чтобы говорить и петь, и непосредственно задействовать различные части тела, когда мы играем на музыкальных инструментах. Когда мы слышим речь, мы бессознательно осуществляем движения языком и другими артикуляционными мышцами синхронно с говорящим.

Слух и мышление связаны между собой. Мы можем издавать какие-то звуки инстинктивно (вспоминается звук, который раздается, когда я попадаю молотком по пальцу). Но для того чтобы произнести даже простейшую фразу или исполнить самую примитивную музыку, требуются значительные когнитивные, интеллектуальные способности. И эта связь двусторонняя. У людей со сниженным слухом значительно повышен риск деменции. И дело не просто в том, что глохнущему дяде Джо трудно следить за разговором и поэтому он кажется отставшим от жизни. Потеря слуха затрудняет мышление[7].

Звуки речи и музыки имеют привилегированный доступ к мозговой сети эмоций, или вознаграждения. Возможно, речь и музыка появились только для создания глубокого эмоционального ощущения связи с другими людьми, возникающего в процессе этих социальных действий. На самом деле звук обеспечивает часть нашего ощущения принадлежности к миру, нашего персонального ощущения дома.

Теперь уже многие считают, что слух – не изолированный и однонаправленный процесс, однако сдвиг в сторону такого понимания произошел сравнительно недавно – на протяжении моей карьеры. Связь слуховой системы с остальным мозгом оказывает чрезвычайно сильное влияние на процесс обработки звука. Это ядро нашего опыта в отношении звука, общения с людьми и нашей индивидуальности.

Слышащий мозг формируется опытом

Мы с мужем часто спорим по поводу настройки батареи, поскольку по-разному воспринимаем температуру. Сенсорные системы – не научные приборы, объективно измеряющие физические параметры, такие как масса или температура. Наш мозг форматирует сигналы из физического мира, так что они приобретают для нас смысл. Придание смысла звуку в значительной степени определяется тем, как мы чувствуем, думаем, видим и движемся. Верно и обратное: слух влияет на то, как мы чувствуем, думаем, видим и движемся.

Я уверена, что моя реакция на слово “Нина” отличается от вашей. В тональных языках, таких как китайский, один и тот же слог имеет разное значение, если произносится с ровной, повышающейся или понижающейся высотой. Поэтому человек, говорящий на китайском, в большей степени, чем говорящий на английском, подключает мозговые ресурсы для кодировки высоты[8]. Со временем совместная работа звука и мозга меняет реакцию мозга на звук. Именно за счет такой настройки ребенок выделяет голос матери из всех голосов, даже если матери нет в поле зрения, и по этой же причине в нашей лаборатории мозг девочки по имени Дейна чрезвычайно активно реагировал на слог “дей” по сравнению со слогами “ду”, “до”, “да” и “ди”, которые она слышала в одном из наших экспериментов (рис. i.2).

Рис. i.2. Обработка звука в мозге зависит от того, на каком языке мы говорим, от музыки, которую мы исполняем, и от здоровья нашего мозга.

Без границ

Когда мне было пять лет, соседские дети говорили: “Ты сможешь играть с нами, когда тебе будет шесть”. Этот и другой подобный опыт, а также связь с двумя культурами – ощущение себя не полностью итальянкой и не полностью американкой – долгое время заставляли меня задумываться над тем, кто я есть. Где мне место как ученому? Я всегда чувствовала себя более комфортно на стыке дисциплин, чем в центре какой-то одной, и именно в таком контексте я создавала свою лабораторию Brainvolts.

Если вы посмотрите на сайт Brainvolts, вы увидите в спектре изучаемых проблем музыку, сотрясения мозга, старение, чтение и двуязычие. Вы можете поинтересоваться: “Что же они там делают в Brainvolts?” Говоря попросту, одна объединяющая тема – взаимодействие звука и мозга. Звук пронизывает многие стороны нашей жизни и, соответственно, формирует наш мозг.

Мой муж называет Brainvolts “ларьком с хот-догами”. Моя работа заключается в том, чтобы создать всю необходимую инфраструктуру “для продажи хот-догов”. Ученому требуется специализированное оборудование и, главным образом, правильные люди. И это может быть очень трудно, поскольку мои интересы редко соответствуют критериям специализации большинства источников финансирования. Я часто чувствую себя так, как будто мне все еще пять лет и мне говорят: “Мы финансируем только шестилетних”. В этом проблема междисциплинарных исследований, но, к счастью, мне удается поддерживать работу ларька с хот-догами. Потрясающе, что наука свела меня с удивительными людьми вне исследовательской и академической сферы. В Brainvolts наука в первую очередь и главным образом определяется людьми, которые привносят свои уникальные идеи для достижения общей цели. Наша наука зависит от наших коллег в сфере образования, музыки, биологии, спорта, медицины, производства – от людей, работающих вне лаборатории, в том мире, в котором мне хочется поселить нашу науку. Как заметил нейробиолог Норм Вейнбергер, “для природы нет дисциплин”.

Brainvolts, как и мозг, представляет собой интегрированную и реверберирующую системную сеть, объединенную уникальными и специализированными составляющими – членами команды. За 30 лет существования лаборатории мне необычайно повезло работать с выдающимися людьми с их собственными интересами, взглядами и навыками, но с неизменным интересом к взаимодействию звука и мозга. Мы проанализируем эти связи (как в мозге, так и в лаборатории) на страницах книги.

Звуковой разум

Когда книга начала обретать форму, я стала отсылать черновики друзьям и родственникам, чтобы узнать их мнение. Я хотела знать, понятно ли я излагаю, интересна ли эта тема самым разным читателям. По большей части это были мои ближайшие родственники, среди которых, что удобно, есть шеф-повар, адвокат, строитель, музыкант и художник. Достаточно скоро мой зять-адвокат спросил, о чем эта книга – о звуке или о мозге. Это заставило меня уточнить, что книга и о том и о другом. Книга о звуке, о том, что с ним делает мозг, а также о том, что это дает нам, – о звуковом разуме.

Иными словами, я рассматриваю звуковой разум как некую силу, объединяющую прошлое, настоящее и будущее. Звуки, с которыми мы имели дело на протяжении всей жизни, определяют состояние нашего мозга сегодня. Мозг в свою очередь принимает сегодня решения о том, как формировать наш звуковой мир в будущем – и не только в нашем индивидуальном будущем, но в будущем наших детей и общества в целом. То есть разум регулирует систему обратной связи, которую, что важно, мы в состоянии в некоторой степени контролировать. У нас есть возможность выбирать звук – хорошо это или плохо. Примем ли мы правильные решения, чтобы создать добродетельный круг обратной связи? Или ошибочные решения, которые запустят порочный круг?

Я биолог и интересуюсь тем, как звук развивает нашу звуковую индивидуальность и позволяет включаться в мир. Я хочу понять процесс обработки звука в мозге – звуковой разум – с точностью, которую я научилась регистрировать непосредственно на уровне отдельных нейронов. В книге мы проанализируем сигналы, поступающие из внешнего мира (звуковые волны), и сигналы внутри головы (мозговые волны). Мы увидим, что обогащает процесс обработки звука, а какие факторы оказывают на него пагубное влияние. Мы увидим, что музыка имеет силу лечить, а шум разрушает нервную систему. По пути мы обсудим, что происходит со звуковым мозгом, если мы говорим на иностранном языке, имеем речевые нарушения, ощущаем ритм, слышим пение птиц или получаем сотрясение мозга.

Звук – невидимый союзник и враг здоровья мозга. Наше взаимодействие со звуком сильнейшим образом определяет, кто мы такие. Звуки нашей жизни формируют наш мозг, на горе и на радость. И наш звуковой разум, в свою очередь, влияет на наш звуковой мир – опять же, на горе и на радость. Станем ли мы хорошими слушателями или плохими? В зависимости от того, что мы ценим в звуке, каким мы будем строить звуковой мир, в котором нам жить? Целостное понимание биологических последствий нашей жизни в звуковом мире позволяет делать лучший выбор для нас самих, наших детей и всего общества.

Хочется думать, что мама получила бы удовольствие от чтения этой книги.

Часть I

Как работает звук

Глава 1

Сигналы из внешнего мира

Эта вводная глава рассказывает о сигналах, раздающихся за пределами нашей головы, – о звуке. Звук – это всего лишь перемещающиеся туда-сюда молекулы воздуха. Замечательно, что этот простой механизм создает бесконечное разнообразие звуков – от Баха до скворчанья яичницы на сковородке, от песни “Rocky Raccoon” до копающегося в помойном баке енота. Звуки бывают громкими и тихими, высокими и низкими, консонансными или диссонансными, быстрыми и медленными, грубыми, визгливыми, хаотичными, полифоническими, свистящими или монотонными. Предлагаю вам прочувствовать красоту свойств звука – его компонентов, о которых мы будем говорить вновь и вновь по мере исследования звукового разума.

Звук – это движение. Когда дергают гитарную струну, она заставляет двигаться воздух в ближайшем окружении. На рис. 1.1 изображены колебания гитарной струны после щипка. Слева показана струна в свободном состоянии, и справа от нее – дюжина маленьких молекул воздуха. Когда гитарная струна находится в покое, локальное атмосферное давление составляет около 14,7 фунта на квадратный дюйм – давление воздуха на уровне моря. Когда струну дернули, она быстро отклоняется вправо и молекулы воздуха прижимаются ближе друг к другу, создавая более высокое давление[9]. Затем, через очень небольшой промежуток времени (сотые или тысячные доли секунды в зависимости от высоты ноты), гитарная струна движется в обратном направлении, минует исходное положение и смещается чуть левее. Тогда молекулы воздуха справа опять рассеиваются, и давление снижается. Но молекулы не возвращаются сразу к исходному состоянию, как было до натяжения струны. Теперь они рассеяны чуть в большей степени (занимают больший объем) и, следовательно, создают меньшее давление, чем было до первого движения струны. Затем они опять сжимаются, и опять рассеиваются, и еще, и еще, каждый раз чуть слабее, и, наконец, движение прекращается, вибрация затихает, звук умирает. Движение было звуком, и когда движение прекратилось, прекратился и звук.

Рис. 1.1. Струна сдвигает окружающие ее молекулы воздуха.

Компоненты звука

Большинство звуков определяется несколькими компонентами (рис. 1.2), как видимый предмет определяется формой, цветом, материалом и размером. Поскольку звук невидим, компоненты звука не так очевидны, но они чрезвычайно важны для осмысления звука. Я считаю, что если думать о звуке в терминах составляющих его компонентов – признавая важность того, что происходит с движущимися молекулами воздуха, – то его обработка в мозге становится еще более удивительной. Чтобы проследить за этими чудесными компонентами, я считаю, что полезным организующим принципом является представление о звуке в терминах высоты, временной развертки и тембра.

Рис. 1.2. Бесконечное разнообразие звуков возникает из-за движения воздуха и описывается небольшим количеством компонентов.

Высота

Высота – это то, что отличает “высокий” звук от “низкого”. Звук флейты мы называем высоким, а звук тубы – низким. То, что мы слышим и описываем этими терминами, является проявлением физического свойства частоты. Мы слышим высокий звук, когда колебания от высокого давления воздуха к низкому происходят очень быстро – с высокой частотой. Низким звукам соответствуют более медленные изменения давления воздуха – с низкой частотой (рис. 1.3). Высота звука – это категория восприятия, а частота – измеряемое физическое свойство. Нам следует хорошо понимать разницу между высотой и частотой, поскольку они не всегда идеально коррелируют.

Рис. 1.3. Серая волна описывает больше циклов (имеет большую частоту), чем черная, и поэтому звучала бы на более высокой ноте.

Частота не в качестве научной меры высоты звука, а как слово английского языка означает число каких-то событий за фиксированный интервал времени. Вы можете получать зарплату два раза в месяц. В городе Тампа во Флориде за год в среднем бывает 78 гроз. Я получаю спам по электронной почте 22 раза в неделю. Во всех этих случаях речь идет о частоте. Число колебаний давления воздуха в секунду отличает высоту звучания флейты от высоты звучания тубы. Число подобных событий в единицу времени (в секунду) измеряется в герцах (сокращенно Гц). Человеческое ухо воспринимает частоту колебаний давления воздуха в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Высоко звучащая флейта издает звуки с частотой от 250 до 2500 Гц, а низко звучащая туба – от 30 до 380 Гц. Забавно, что эти диапазоны частично перекрываются! Непременно напишу концерт для тубы и флейты, где более высокую партию будет исполнять туба.

Однако между частотой звука и высотой, которую мы слышим, не всегда соблюдается идеальная корреляция. Если мы улавливаем высоту звука (если этот звук можно пропеть), частота, на которой мы его пропоем, называется основной частотой. Волновые линии на рис. 1.4 имеют одинаковое количество пиков и провалов (примерно 35), так что номинально они имеют одну и ту же частоту. Однако они включаются и выключаются (модулируются) с разной скоростью. И высота слышимого нами звука определяется скоростью модуляции, а не частотой модулируемой волны.

Рис. 1.4. Черная и серая волны имеют одинаковую частоту. Однако скорость модуляции разная, то есть звук, обозначенный серой волной, включается и выключается быстрее, и поэтому он звучит выше, чем звук, обозначенный черной волной. Более быстрая модуляция звука, происходящая из-за более быстрых колебаний голосовых связок у женщин, объясняет более высокие голосовые ноты при произнесении одних и тех же слов.

Примером служит человеческий голос. Высота (основная частота) человеческой речи варьирует в диапазоне от 50 до 300 Гц. Основная частота речи соответствует скорости открытия и закрытия голосовых складок, приводимых в движение нашим дыханием. Скорость движения голосовых складок у мужчин самая низкая, так что у них более низкие голоса, а у детей – самая высокая, и голоса у них высокие. Интересно, что высота голоса разная не только у разных индивидуумов и разных полов, но связана и с некоторыми другими неожиданными факторами. Различия в основной частоте в целом наблюдаются у людей, говорящих на разных языках[10], а также в разных демографических группах людей, говорящих на одном и том же языке[11]. Возможно, вы и по себе заметили, что двуязычные люди обычно говорят на одном языке на более высоких нотах, чем на другом[12].

Тембр

В музыке тембр – важнейший параметр, позволяющий различить два инструмента, исполняющих одну и ту же ноту. В речи это главное средство для различения одного звука (гласного или согласного) от другого. Мужчина и женщина произносят одно и то же: основная частота (высота голоса) позволяет определить, кто есть кто. Женщина произносит два разных слова: тембр помогает отличить ее “со” от “су”. Физической мерой высоты звука является основная частота, а тембр определяется гармониками – более высокими частотами, чем основная частота.

Полезно знать, из каких частот состоит конкретный звук. Речь идет о так называемом звуковом спектре. Спектр камертона состоит из одной-единственной частоты и поэтому представляет собой одну тонкую вертикальную линию, как на верхней панели на рис. 1.5. У этого звука нет гармоник, только основная частота. Естественный звук, такой как “до” первой октавы в исполнении тромбона или кларнета, имеет пик в спектре на основной частоте “до” первой октавы, соответствующей 262 Гц, а также дополнительные пики на частотах, кратных основной частоте (524, 786 Гц и т. д.) Это и есть гармоники (гармонические обертоны). Как показано на средней и нижней панели на рис. 1.5, не все гармоники обладают одинаковой энергией. Относительный энергетический уровень гармоник является характеристикой тромбона и кларнета и объясняет, почему мы слышим разницу между ними. Уникальный характер гармоник определяется формой и конструкцией инструмента, производящего звук. Аналогичным образом форма и положение языка, губ и носа определяют спектр гармоник, характеризующих разные звуки речи.

В зависимости от положения губ и языка и от объема проходящего через рот и нос воздуха мы изменяем спектр издаваемого звука (какие-то из гармоник усиливаются), как показано на рис. 1.6. Хотя в спектре двух гласных звуков есть пики, отстоящие друг от друга на 100 Гц (поскольку в данном примере основная частота составляет 100 Гц), высота пиков, изображенных серыми линиями, очень разная. Это речевой аналог разницы между звуками тромбона и кларнета. В случае звука “и” два максимума серой линии приходятся на частоты 300 и 2300 Гц, в случае звука “у” они располагаются примерно на частотах 400 и 1000 Гц. Спектр речи имеет выпуклости – области с максимумом энергии, называемые формантами. Интересно, что эти полосы акустической энергии достаточно похожи у разных людей. Человек с высоким голосом имеет пики для звука “у” где-то в районе частот 400 и 1000 Гц, как и человек с низким голосом.

Рис. 1.5. Спектр камертона представляет собой единственную вертикальную линию на одной конкретной частоте – в данном случае 262 Гц, что соответствует ноте до первой октавы. В звуковом спектре инструмента, исполняющего ноту до, есть пик на частоте 262 Гц, а также несколько гармоник на кратных частотах. Звук “до” первой октавы в исполнении тромбона или кларнета имеет разный рисунок гармоник из-за резонансных характеристик этих инструментов. Спектры помогают понять, почему одна и та же нота до первой октавы звучит по-разному в исполнении разных инструментов (по оси x отложены частоты, по оси y – энергия).

Рис. 1.6. Вверху: спектр звука “и”, как в слове “лик”. Внизу: спектр звука “у”, как в слове “лук”. Оба звука имеют одинаковую основную частоту, но распределение энергии в гармониках различается принципиальным образом (по оси x отложены частоты, по оси y – энергия).

Таким образом, тембр – это восприятие звука, связанное с его гармоническим содержанием. Расположение гармоник и их относительная высота – физические свойства звука, позволяющие нам по тембру определять разницу между двумя инструментами или двумя голосами. В речи группы гармоник выделяются в спектре конкретных слов или слогов. Рисунок 1.7 иллюстрирует полный диапазон частот (основных частот и гармоник) голоса и некоторых музыкальных инструментов.

Рис. 1.7. Полный диапазон частот голоса и музыкальных инструментов. Слева показан диапазон основных частот, справа – диапазон гармоник.

Временная развертка

До сих пор мы говорили о камертоне, отдельных музыкальных нотах и гласных – все это примеры звуков, устойчивых на протяжении какого-то времени. Однако существует группа звуков, для которых определяющей характеристикой является время – не в том смысле, когда начинается и заканчивается звук, как слог или музыкальная нота, а в том смысле, как и когда звук развивается во времени. К этой группе относятся согласные звуки. При произнесении некоторых согласных звуков временная развертка играет важнейшую роль.

Рис. 1.8. “Бил” превращается в “пил” за счет добавления паузы длительностью 1 /20 с до начала произнесения гласного звука (по оси x отложено время, по оси y – энергия).

Произнесите вслух слово “был”. А потом слово “жил”. Можете описать, чем различаются механические движения вашего рта? Это довольно просто. В первом случае ваши губы смыкаются, а язык занимает некую нейтральную позицию. Во втором случае губы слегка приоткрыты, а задняя часть языка прижата к небу. А теперь скажите “бил” и “пил”. Это сложнее. В чем тут разница? Механическая разница между произнесением “б” и “п” не так уж очевидна. Язык и губы в обоих случаях находятся фактически в одном и том же положении. Основное отличие заключается во временной развертке – когда вы начинаете произносить гласную, то есть когда голосовые складки начинают издавать звук “и”. Произнося слово “бил”, вы включаете голос почти сразу. Однако при произнесении слова “пил” между тем, как ваши губы раскрываются, и тем моментом, когда вы начинаете произносить гласный звук, имеется очень короткий промежуток времени. В верхней части рис. 1.8 изображена звуковая волна слова “бил”. В нижнюю волну я включила паузу длительностью 1/20 секунды. Все колебания двух линий идентичны, за исключением этой добавленной паузы. Небольшой паузы до начала произнесения “и” достаточно, чтобы вторая волна отчетливо звучала как “пил”. Различие во времени в несколько долей секунды создает значительное различие в речи. Это одна из многих причин, почему для обработки таких едва заметных изменений звука нам с вами требуется сверхбыстрый слуховой мозг.

Анализируем изменения частоты во времени

Такие различия во временной развертке, как в “бил” и “пил”, хорошо видны на графиках временной зависимости типа изображенного на рис. 1.8. Различие в частоте, как в “и” и “у”, отражаются на спектрах, подобных тем, что представлены на рис. 1.6. Однако ни один из графиков не смог бы показать акустическое различие между звуками “б” и “г”. Здесь дело заключается в изменении частоты во времени. Чтобы правильно описать различие между “б” и “г”, нам нужен третий и последний график, называемый спектрограммой.

На верхней панели на рис. 1.9 представлен простой пример, изображающий звуковой тон, который со временем переходит от низкочастотного к высокочастотному и обратно, как в одобрительном свисте при виде чего-то впечатляющего. Вспомните звук сирены или представьте себе, что водите пальцем по клавиатуре фортепиано.

Различие между согласными в слогах “ба” и “га” определяется изменением частот полос акустической энергии во времени (нижняя панель). Верхняя полоса гармоник для “ба” и “га” одинаковая: она изменяется во времени от низкой до высокой частоты, пока не выравнивается на звуке “а”. Но на нижней полосе два слога различаются. В случае “ба” частота изменяется от низкой до высокой, а затем выравнивается. В случае “га” звук начинается на относительно более высокой частоте, а затем снижается. Частотная модуляция (ЧМ, или FM, от frequency modulation) – важная характеристика звука, которая отражает это изменение частоты во времени.

Рис. 1.9. Спектрограмма (график изменения частоты во времени). Вверху: частота увеличивается, затем уменьшается. Внизу: слоги “ба” и “га”. Частоты обеих волн акустической энергии изменяются со временем, пока не стабилизируются на гласном звуке “а”.

Таким образом, в обоих наших примерах с парами согласных звуков (“б”/“п” и “б”/“г”) временная развертка является важнейшим фактором, который необходимо учитывать. В случае слогов “ба” и “па” время является необходимым и достаточным элементом для выявления различия. В случае слогов “ба” и “га” различие определяется взаимодействием обоих факторов – времени и частоты. Хотя мы способны уловить и выделить эти звуковые различия, замедлив произнесение и произведя измерения, на практике они произносятся слишком быстро, чтобы мы могли осознанно воспринимать отличающие их параметры. Удивительно быстро. Подумайте об этом: знали ли вы о разнице между “ба” и “га” в контексте компонентов звука до того, как я вам об этом рассказала? Понимали ли вы, что пара мгновенных частотных модуляций может превратить “пегого дога” в “беглого бога”? Я совершенно определенно не могу определить на слух, что какая-то энергетическая полоса поднимается в “ба” и опускается в “га”. И эта скорость и тонкость объясняют сложность восприятия согласных звуков и требуют применения фонетического алфавита (Антон, Борис, Василий, Григорий…). Тонкость и сложность дифференцирования и трудности в восприятии этих звуков у некоторых людей имеют интересные последствия для речи и даже для чтения, как мы увидим далее.

При обсуждении временных параметров мы сконцентрировались на речи. И это не случайно. Речь функционирует в гораздо более быстрых рамках, чем другие звуки, включая музыку. Например, allegro – это музыкальный темп в диапазоне 120–170 ударов в минуту (уд/мин). Для простоты давайте рассмотрим музыкальную пьесу в темпе аллегро в ритме 150 уд/мин. Это соответствует двум с половиной ударам (четвертным нотам) в секунду. Так что каждая четвертная нота длится целых 400 миллисекунд (тысячных долей секунды), одна восьмая – 200 мс, а одна шестнадцатая – 100 мс. Пьеса “Полет шмеля” исполняется в еще более быстром темпе presto и интересна тем, что обычно для восприятия двух нот раздельно нам требуется целых 100 мс. Заставив шестнадцатые доли главной темы звучать по 80–85 мс, Римский-Корсаков превратил ноты в нечто напоминающее жужжание шмеля. Однако с речью совсем другая история. Согласные в обычной речи длятся так же коротко или еще короче – примерно от 20 до 40 мс. И мы можем почти бесконечно произносить речь, наполненную согласными звуками. К счастью для всех музыкантов, исполнявших “Полет шмеля”, эта пьеса короткая.

Другие компоненты звука

Интенсивность – это мера амплитуды изменений давления воздуха, которую мы воспринимаем как громкость: сколько воздуха сдвигает гитарная струна на рис. 1.1 и насколько высоки создаваемые ею волны, изображенные на рис. 1.3. В абсолютном измерении звук производит едва заметные изменения давления воздуха. Однако мы воспринимаем изменения давления в широчайшем диапазоне – от тишайших до самых громких звуков, различающихся по физическому давлению воздуха в десять триллионов раз. Поэтому, чтобы отобразить наше восприятие громкости звука с помощью каких-то удобных показателей, мы используем логарифмическую шкалу, переводя количество перемещенного воздуха в знакомые всем единицы интенсивности звука – децибелы (дБ). В результате диапазон в десять триллионов раз можно выразить в единицах от 0 дБ (это порог слышимости, ниже предела чувствительности самых чувствительных микрофонов) до 140 дБ – самого громкого звука, который мы в состоянии вынести.

Возможно, термины амплитудная и частотная модуляция (АМ и ЧМ) ассоциируются у вас только с настройкой радиоприемника. Однако АМ и ЧМ чрезвычайно важны для нашего звукового пространства и особенно для речи. АМ – это флуктуации интенсивности звука (амплитуды): громкий-тихий-громкий-тихий. Автомобильная сигнализация часто работает в режиме от громкого к тихому. Колебания голосовых складок при их открытии и закрытии осуществляют амплитудную модуляцию того, что мы произносим на нашей высоте голоса (на основной частоте). На рис. 1.4 отражена обычная форма АМ: один и тот же сигнал модулируется по амплитуде с разными скоростями.

Частотная модуляция отражает изменение частоты во времени. Когда в речи мы переходим от гласных к согласным и наоборот, полосы акустической энергии поднимаются и опускаются. Это и есть частотная модуляция (изменение на рис. 1.9).

Еще один компонент звука, который стоит упомянуть, это фаза. В начале главы мы обсуждали давление молекул воздуха справа от гитарной струны. Молекулы воздуха слева от струны на рис. 1.1, которые мы не показали, рассеиваются, когда молекулы справа сжимаются, и наоборот. В каждый конкретный момент времени движение струны одновременно сжимает и рассеивает соседние молекулы воздуха. Два человека, сидящие по разные стороны от гитары, слышат музыку, которая по сигналу и давлению различается по фазе на 180 градусов. Графики доходящих до них волн как бы перевернуты по отношению друг к другу. В зависимости от того, где вы находитесь, звук гитары достигает ваших ушей в разное время, или в разной фазе. Эти фазы важны для локализации источника звука, а сложение и погашение фаз играют роль в идентификации звуков в шумном пространстве или при наличии ревербераций (эха).

И, наконец, явление фильтрации. Фильтрация – это избирательное усиление или ослабление некоторых частот звукового сигнала. Мы фильтруем звук миллион раз в день – как преднамеренно, так и непреднамеренно. Любимая песня звучит по-разному, когда вы слушаете ее на домашней стереосистеме, в машине, через компьютер, через наушники или через мобильный телефон. Каждая система воспроизведения звука имеет свои фильтры, которые либо тщательно изготовлены специалистами по звуку, либо просто удовлетворяют таким параметрам товара, как размер и стоимость, или каким-то иным показателям. Ваш голос и голоса ваших друзей звучат по-разному на улице и в кафе. Фильтрация, вызванная твердой поверхностью стен, потолка и ванны, объясняет, почему мы любим петь под душем. Готические соборы имеют фигурные каменные поверхности, вызывающие многократное отражение звука на более высоких частотах, что обеспечивает особую акустическую атмосферу для музыки и речи. Попробуйте послушать звук своего мобильного телефона, переходя из комнаты в комнату. Кроме того, что звук фильтруется во внешнем пространстве, мы сами тоже преднамеренно фильтруем звуки, издаваемые ртом, языком и губами, чтобы произнести слова, требующиеся для передачи сообщения.

Сигналы снаружи и внутри головы: компоненты

Наш мозг придает смысл внешним сигналам (звукам) с помощью сигналов внутри головы – электрических импульсов нейронов.

Каждый ученый выбирает определенную стратегию научного поиска. Одни проводят опросы. Другие используют экспрессию генов. А третьи анализируют биомаркеры в крови. Мой выбор – сигналы. Мне эти сигналы (как снаружи, так и внутри головы) кажутся надежными, поскольку они ощутимые, в каком-то смысле не такие эфемерные, как сам звук. Их можно достоверно измерить, и есть общеизвестные и эффективные способы их визуализации и анализа. Особенно меня привлекает замечательное сходство между сигналами внутри головы и снаружи. Это очень красиво. И поразительно, что так происходит. Эта реальность дает мне нечто надежное, на что можно повесить шляпу, на что можно опереться, когда я исследую такие важные проблемы, как влияние занятий музыкой на звуковой разум, связь поддержания ритма и грамотности или последствия сотрясения мозга для обработки звука. Сигналы направляют ход моих мыслей и открывают мне Истину.

Компоненты звука играют важнейшую роль в понимании того, почему все люди слышат по-разному и как личный звуковой опыт каждого человека может меняться в лучшую или худшую сторону по мере того, как наш звуковой разум сплетается с нашими ощущениями, размышлениями, чувствами и движениями.

Как нейробиолог, я могу привнести эту осязаемость в мое исследование звука и его обработки в мозге. Я могу изучать восприятие высоты, временной развертки и тембра по отдельности и как слуховое целое, чтобы понять, что происходит правильно или неправильно у людей, которые слышат превосходно или испытывают некоторые затруднения. Можно изучать по отдельности обработку разных компонентов звука и их превращение в наши ощущения. Например, некоторые люди плохо различают звуки разной высоты, но без труда воспринимают тембр, или наоборот. У других проблемы возникают только с временными характеристиками звука. Музыканты и двуязычные люди слышат превосходно, но их мастерское восприятие сигналов опирается на разные компоненты звука.

Теперь давайте посмотрим, что происходит, когда звуковая волна снаружи головы создает мозговые волны внутри – когда движение гитарной струны достигает слухового прохода.

Глава 2

Сигналы внутри головы

Компоненты звука внутри и снаружи

В какой-то момент в нашем эволюционном прошлом естественный отбор способствовал развитию у нас способности улавливать ушами изменение давления, вызванное самыми слабыми перемещениями молекул воздуха. В результате у нас появились части тела, которые за несколько удивительных стадий превращают движения воздуха, вызванные вибрацией гитарной струны или произнесением слова, в амальгаму компонентов (высоты, тембра и временной развертки), которые мы воспринимаем как звук гитары или голоса.

Трансдукция (от лат. transductio – перемещение) в физиологии означает смену одного состояния на другое. Обменная валюта нервной системы – электричество. Если мы хотим осмыслить звук и подействовать на него, нам нужен способ преобразования, или трансдукции, движения воздуха в электричество мозга. Как мы это делаем? Все начинается в ухе и протекает через элегантную последовательность событий, включающих в себя физические движения костей, перемещение жидкостей и выделение химических соединений. Затем сигнал поступает в мозг в виде электрических импульсов, созданных ухом, и там обрабатывается далее, в результате чего наш звуковой разум может извлечь максимум информации из внешних звуков.

Рис. 2.1. Звуковой разум обрабатывает компоненты звука, извлекая из них максимум возможностей.

Мне нравится сравнивать процесс обработки звука в мозге с микшерным пультом. Как звукоинженер в студии звукозаписи, который перемещает регуляторы (фейдеры) вверх и вниз в поисках равновесия между гитарой и вокалом, так и мозг усиливает одни компоненты звука и ослабляет другие (рис. 2.1).

Когда трансдукция выполнена и мы работаем в удобной среде электрических сигналов, мы можем отображать их с помощью тех же графиков времени, частоты (спектр) и частоты во времени (спектрограмма), которые мы обычно используем, когда говорим о звуке. Как и в случае внешних сигналов, при обработке сигналов внутри головы необходимо, чтобы те же компоненты, такие как частота, временная развертка и гармоники, обрабатывались раздельно, как с помощью фейдеров и потенциометров на микшерном пульте. В каждом мозге фейдеры устанавливаются по-разному в зависимости от опыта, навыков, потери или ослабления слуха. Каждый звуковой разум уникален.

Вверх и вниз

Звуковой разум обширен. Когда мы слушаем, электрические сигналы проходят через мозг, перемещаясь восходящими и нисходящими потоками, взаимодействуя с другими ощущениями – с тем, как мы движемся, что мы думаем и что мы чувствуем. Вся эта мозговая сеть позволяет нам осмысливать звук – извлекать смысл из нашего звукового окружения (рис. 2.2).

Прилагательные эфферентный и афферентный обозначают направление движения – от чего-то или к чему-то соответственно. От чего и к чему? В системе циркуляции крови – от сердца и к сердцу. Сосуды, переносящие кровь от сердца, называются эфферентными, а несущие кровь к сердцу – афферентными. Афферентные и эфферентные потоки есть в лимфатической системе: они переносят лимфу в лимфатические узлы и из них. В нейробиологии мозг – это узел. Афферентная система переносит информацию от уха к мозгу. Эфферентная система переносит информацию от мозга обратно к уху и тем самым играет ключевую роль в том, как мы обучаемся – как мы конструируем нашу звуковую реальность и становимся самими собой в плане звукового восприятия.

Рис. 2.2. Слуховой путь имеет двунаправленные связи между собственными структурами и областями мозга, ответственными за ощущения, мышление, чувства и движения.

Восходящий поток (афферентный путь)

Эта глава рассказывает о путешествии электрического сигнала “вверх”[13] от уха через мозг. В Google по запросу “слуховой путь” появляются картинки, подкрепляющие классическое представление об иерархии слуховых механизмов, – в основном блок-диаграммы с однонаправленными стрелками, ведущими от уха к мозгу, как на рис. 2.3. Это не ошибка: действительно, слуховой ствол мозга располагается между нервом и слуховым средним мозгом. Таламус находится между средним мозгом и корой. Но это лишь одна часть общей картины. На самом деле существует двунаправленный поток информации, который обычно не следует иерархическим путям. Но хотя я не согласна с иерархическим описанием слуховой системы, я считаю, что однонаправленная модель полезна для описания слухового пути. Сейчас мы проследуем по стрелкам афферентной (направленной к мозгу) обработки сигнала, идущим вверх. И закончим главу кратким обзором нисходящих влияний на эту обработку, чтобы позднее исследовать их подробнее.

Рис. 2.3. Слуховой путь в мозге, соответствующий схеме слева. Акварельная иллюстрация д-ра Арнольда Старра, впервые использовавшего реакции мозга на звук для оценки неврологического здоровья. Воспроизведено с разрешения; фото Тома Лэмба.

Ухо

Наружное ухо. Наружное ухо – видимая часть уха – воронкой направляет звук в слуховой канал к среднему уху.

Среднее ухо. Когда волна давления, вызванная движением воздуха, попадает в ухо, проходит через его наружную часть и слуховой канал, она ударяется о барабанную перепонку, иначе называемую тимпанической мембраной. В отличие от некоторых общеупотребимых названий анатомических структур, таких как адамово яблоко или коленная чашечка, слово “барабан” вполне точно описывает эту преграду на пути в среднее ухо. Как и кожаная мембрана барабана, барабанная перепонка – тоже мембрана, растягивающаяся при ударе звукового давления. Когда эта крошечная мембрана движется, она толкает первую из трех самых маленьких костей нашего тела – слуховых косточек[14], которая, в свою очередь, толкает вторую и, наконец, последнюю косточку, называемую стремечком. Далее стремечко ударяется о другую анатомическую мембрану – еще более крошечное овальное окно, закрывающее проход во внутреннее ухо. Зачем нам нужны две перепонки, разделенные тремя косточками? Затем, что с другой стороны овального окна внутри внутреннего уха находится жидкость. Перемещения воздуха недостаточно, чтобы напрямую надавить на овальное окно, поскольку жидкость внутри слишком плотная, чтобы перемещаться только под действием воздуха. Цепочка из трех косточек действует по принципу рычага и усиливает давление примерно в 20 раз[15]. Минимальный толчок по барабанной перепонке превращается в сильный удар, достаточный, чтобы подтолкнуть овальное окно. Заметьте, что мы все еще находимся на механической стадии процесса. Мы перешли от движения воздуха к движению жидкости. Но самая важная трансдукция в электричество еще впереди.

Внутреннее ухо (улитка). Теперь крохотное стремечко оказывает достаточно сильное давление, чтобы сместить овальное окно и находящуюся с другой стороны жидкость. Жидкость со свистом проносится через волосковые клетки Кортиева органа; эта структура расположена по всей длине свернутой в спираль улитки, и в соревновании на звание самого крохотного органа тела она проигрывает лишь одному органу (вот ведь!) – шишковидной железе. Посмотрите на рис. 2.4. По всей длине улитки располагаются волосковые клетки; и именно здесь происходит таинство трансдукции[16]. Волосковые клетки располагаются рядами – один внутренний и три внешних, – и каждый покрыт слоем еще более тонких ресничек под названием “стереоцилии”, плавно раскачивающихся в жидкости, как волосы ныряльщика. Волосковые клетки, как в сэндвиче, зажаты между базилярной и текториальной мембранами, названия которых происходят от архитектурных терминов: слово “базилярный” этимологически связано со словом “база” (основание), а слово “текториальный” происходит от латинского tectum, что означает “крыша”. Волосковые клетки встроены в основание, и стереоцилии не могут двигаться свободно, поскольку их кончики прикреплены к крыше. Когда жидкость начинает двигаться в результате толчка в овальное окно, некоторые волосковые клетки раскачиваются вверх и вниз, заставляя стереоцилии упираться в текториальную мембрану, что приводит к их отклонению вбок. Это движение как бы “открывает” внутренние волосковые клетки, так что в них могут проникать электрически заряженные химические частицы, в частности ионы кальция и калия. Эти ионы запускают цепную реакцию, заканчивающуюся высвобождением нейромедиаторов в синапс – место соединения волосковой клетки и слухового нерва, что приводит к быстрому изменению электрического напряжения в слуховом нерве. Наконец, мы дошли до трансдукции. Движение воздуха снаружи головы преобразовано в электричество внутри головы.

Рис. 2.4. Вверху: улитка в свернутом и развернутом виде. Основание свернутой улитки, где стремечко сталкивается с овальным окном, настроено на восприятие высокочастотных звуков. Верхушка (центр) улитки предпочитает низкочастотные звуки. На “развернутой” улитке справа это изображено схематически по аналогии с клавиатурой, а на срезе виден кортиев орган. Внизу: кортиев орган. Мы видим одну внутреннюю и три внешние волосковые клетки (зажатые в виде сэндвича между текториальной и базилярной мембранами) и их связь со слуховым нервом. Воспроизводится с разрешения из статьи Арнольда Старра. Фото Тома Лэмба.

Любая отдельно взятая волосковая клетка в улитке (их около 30 тысяч) не движется в ответ на каждый звук. Базилярная мембрана, к которой прикреплены волосковые клетки, по всей длине имеет разную ширину и жесткость. Ближайший к овальному окну конец самый узкий и жесткий, а при удалении от основания и приближении к верхушке мембрана становится шире и гибче (как “конский хвост”). Из-за этого физического различия волосковые клетки на узком и жестком конце реагируют на высокочастотные звуки. По мере того как звуки становятся все более и более низкочастотными, они начинают воздействовать на волосковые клетки, располагающиеся все ближе и ближе к гибкой верхушке. Такую упорядоченность называют тонотопией (“тональной топографией”). Впервые возникнув в улитке, тонотопическая карта, как крохотная фортепианная клавиатура, появляется вновь и вновь во всей слуховой системе от улитки до коры. Мозговые карты – это важнейший организационный принцип, определяющий функционирование наших чувств.

Слышащий мозг

Мы слышим мозгом. Одно из моих любимых рассуждений на эту тему приводится в книге Робина Уоллеса “Слышащий Бетховен”[17]. Как Бетховен сочинил некоторые из своих шедевров после того, как потерял слух? Так же, как делал всегда:

Он импровизировал. Он набрасывал. Он исправлял. Не было никакой принципиальной разницы между состоянием до глухоты и после ее появления. Было только постоянное уточнение его взаимоотношений с фортепиано. О Бетховене можно думать не как о птице без крыльев или рыбе без воды, но скорее как о пилоте, летящем без работающих навигационных инструментов, но с глубоким физическим пониманием того, как вести самолет.

После того как внешняя, средняя и внутренняя части уха выполнили свою работу, предстоит еще долгий путь, прежде чем мы сможем сказать, что “слышим”, то есть до того, как мы придадим звуку смысл. Зайдем в мозг. На нашем слуховом пути будет множество остановок.

Под словом “мозг” часто подразумевают кору – изрытую бороздками, состоящую из различных долей внешнюю оболочку мозга, покрывающую левое и правое полушарие. Я считаю, что следует уделить такое же внимание и менее известным участкам мозга, на которых располагается кора. Между слуховым нервом и корой находятся улитковое ядро, верхний оливарный комплекс (ствол мозга), нижний холмик четверохолмия (средний мозг) и медиальное коленчатое тело (таламус). Возникающие электрические сигналы при путешествии по мозгу проходят через эти структуры. На этом пути встречается гораздо больше промежуточных структур, чем в любой другой сенсорной системе.

Давайте рассмотрим путь от слухового нерва к слуховой коре. Обработка звука изменяется в процессе прохождения звукового сигнала через слуховой мозг. Воспитанница лаборатории Brainvolts Дженна Каннингем одновременно регистрировала сигналы нейронов среднего мозга, таламуса и коры и показала, что ответы нейронов, расположенных вдоль слухового пути, различаются между собой. Ее эксперименты позволили увидеть, что ответ на один и тот же звук в разных структурах разный[18].

Слуховой нерв. Слуховой нерв представляет собой пучок волокон (примерно 30 тысяч в каждом ухе), настроенных на определенную частоту в зависимости от того, в каком месте они встречаются с базилярной мембраной улитки. Обнаруженная нами в улитке тонотопическая карта (маленькая фортепианная клавиатура) далее повторяется в слуховом нерве. Частота звука определяется тем, в каком месте тонотопической карты располагается нейрон. По мере углубления в мозг тонотопические карты множатся.

При продвижении от уха к мозгу мы наблюдаем еще один организационный принцип: по мере восхождения по мозговой лестнице понижается скорость возбуждения нейронов[19]. Иными словами, скорость синхронизации конкретных нейронов со звуком в реальном времени систематически снижается при продвижении от уха к мозгу. Волокна слухового нерва являются самыми быстрыми.

Рис. 2.5. Типы клеток в улитковом ядре. Воспроизводится в адаптированном виде из книги The Mammalian Auditory Pathway: Neuroanatomy с разрешения издательства Springer Nature.

Улитковое ядро. Первой структурой на пути к слуховой коре после возникновения электрического сигнала в месте соединения улитки со слуховым нервом является улитковое ядро. В нем содержится множество типов клеток с замечательными названиями (кустовидные, веретенообразные, октопусные!)[20] и характеристиками ответа[21], необходимыми для выполнения их работы. На рис. 2.5 я показываю, как выглядят эти клетки, просто потому, что мне они кажутся изумительными[22].

По мере восхождения по цепочке от уха к мозгу ответ нейронов на звуковой сигнал становится все более специализированным, благодаря принципу торможения. В отсутствие звука нейроны не полностью неактивны, они производят спонтанные импульсы. Ответом на звуковой сигнал может быть как возбуждение (выше частоты спонтанных импульсов), так и торможение (снижение активности ниже частоты спонтанных импульсов). Когда раздается звук с определенной частотой, пульсация настроенных на эту частоту нейронов начинает превышать спонтанный уровень. А пульсация нейронов, настроенных на близкие частоты, замедляется и становится ниже спонтанного уровня. Торможение позволяет выделить некоторые компоненты звука, повышая точность и настройку.

К области специализации улиткового ядра относится амплитудная модуляция (АМ)[23]. Клетки этой структуры специализируются на АМ некоторых частот. Высота голоса определяется АМ. Когда мы говорим, наш голос подвергается АМ в соответствии с колебаниями наших голосовых связок (с их открытием и закрытием).

После настройки в улитковом ядре нейронные импульсы проходят к следующей структуре цепи, однако это путешествие длится дольше, поскольку на этом уровне впервые нейронные электрические сигналы от каждого уха направляются в оба полушария мозга.

Верхний оливарный комплекс. Когда речь заходит о точности во времени, слуховая система по-настоящему восхищает и оставляет далеко позади систему зрительного восприятия. Микросекундные нюансы звука требуют микросекундной точности мозга. Волшебство временной настройки в значительной степени обеспечивается верхним оливарным комплексом, особенно в отношении бинауральной (bi – два, aural – ушной) обработки, локализации источника звука и избирательного улавливания конкретных звуков из звукового окружения.

Любой звук, источник которого находится не прямо перед нами, достигает двух ушей в разное время и с разной громкостью. Если звук доносится слева, он достигает левого уха на какую-то долю секунды раньше, чем правого уха. Если источник звука хоть в какой-то степени сдвинут относительно центрального положения, эта разность во времени может составлять порядка одной стотысячной доли секунды (10 мкс). Кроме того, слева он будет чуть громче, чем справа, поскольку его путь был чуть короче и его не преграждала голова. Эти различия во времени прибытия и громкости звука, достигающего двух ушей, вносят разный вклад в зависимости от частоты звука. Низкочастотные звуки с большей длиной волны проделывают путь вокруг головы с меньшей потерей громкости. Однако такой звук прибывает в два уха не одновременно, и мы способны уловить это различие в несколько микросекунд. Напротив, высокочастотный звук блокируется головой, так что два уха могут уловить различие в громкости. Поскольку каждое ухо направляет информацию как в левый, так и в правый верхний оливарный комплекс, есть возможность сравнить время прибытия и громкость звука[24]. Это помогает понять, из какой точки пространства идет звук. Давай, мозг, сделай свой расчет, пойми, какое положение может объяснять такое различие во времени прибытия и громкости звука, которое воспринимают мои уши. Кроме фиксации источника звука в пространстве, эта способность помогает составить из звуков “звуковые объекты”, такие как голос собеседника, так что мы способны улавливать его даже при наличии других звуков в звуковом пространстве. Если ваша приятельница сидит слева от вас в шумном ресторане, чрезвычайно полезно иметь возможность не обращать внимания на женщину с похожим голосом, сидящую за соседним столиком справа. Бинауральная обработка звука, позволяющая понять, где что, любезно обеспечивается верхним оливарным комплексом.

Слуховой средний мозг – нижний холмик четверохолмия. Следующая остановка на афферентном пути – верхушка нижнего холмика, расположенного в среднем мозге. Нижним он является по отношению к другому холмику, называемому верхним. Поскольку эта активная в метаболическом плане (жадно потребляющая энергию) структура одновременно является узлом обработки афферентной слуховой информации и главным перекрестком эфферентных, мультисенсорных и несенсорных нервных процессов, функционирование среднего мозга, названного так вполне обоснованно, представляет чрезвычайно большой интерес для нейробиологов, занимающихся слухом, поскольку характеризует слуховую функцию в целом.

Рис. 2.6. Сигналы от обоих ушей сливаются в верхнем оливарном комплексе, где анализируется относительное время их прибытия и интенсивность. Воспроизводится с разрешения Арнольда Старра. Фотография Тома Лэмба.

Все сигналы от перечисленных выше слуховых структур приходят в слуховой средний мозг из обоих ушей, как и сигналы из других частей мозга. Таким образом, в среднем мозге совершаются расчеты, связанные с избирательной настройкой, определением локализации источника звука и созданием “звуковых объектов”[25]. Поскольку слуховой средний мозг играет центральную роль в качестве комплектующего звена и точки слияния мозговых сигналов от многих источников, он имеет важнейшее значение для осмысления звука.

К счастью, хотя средний мозг локализован в глубоких слоях мозга, он производит достаточно мощные электрические сигналы, которые удается регистрировать на поверхности головы. Многие исследования в лаборатории Brainvolts включали в себя измерение электрической активности среднего мозга в виде реакции на периодический звуковой стимул (frequency following response, FFR) и использование ее в качестве отправной точки для изучения мозговых процессов, связанных с восприятием музыки, чтением, аутизмом, старением и другими состояниями.

Слуховой таламус – медиальное коленчатое тело. Последней остановкой на пути к коре является медиальное коленчатое тело (оно названо так за изогнутую форму). Эта структура расположена в таламусе, по соседству с латеральным коленчатым телом – субкортикальным центром обработки зрительных сигналов.

Здесь уместно будет сообщить, что система зрительного восприятия включает в себя гораздо меньше этапов субкортикальной обработки, чем система слухового восприятия. Зрительный нерв более или менее прямым путем проходит от сетчатки глаза к таламусу. В системе зрительного восприятия нет аналогов таких центров обработки сигнала, как улитковое ядро, верхний оливарный комплекс или нижний холмик. Сигнал идет напрямую: сетчатка – таламус – кора – и готово![26] Аналогичным образом от обонятельных рецепторных клеток в носу сигнал идет в обонятельную луковицу[27], затем в кору – и всё![28] Кроме того, различные станции в системе слухового мозга (слуховой нерв, улитковое ядро, верхний оливарный комплекс, нижний холмик, медиальное коленчатое тело) состоят из набора подстанций. Слуховая субкортикальная система необычайно богата.

Таламус направляет сигнал от слухового среднего мозга к слуховой коре, кодирует длительность звуков, совершает дополнительную обработку сложных звуков и подключает большое количество информации от различных отделов мозга. Он регулирует сознание – бдительность, возбуждение и понимание. Представьте себе таламус в виде прожектора (он даже по форме напоминает лампочку), следящего за активностью всего мозга.

Слуховая кора. Слуховая кора вполне удобным образом расположена в височных долях над ушами, на обеих сторонах головы. Слуховая кора, содержащая множество тонотопических карт, является заключительным этапом афферентного пути. Здесь бинауральная обработка дополнительно уточняется, поскольку пучки специализированных нейронов реагируют оптимальным образом в зависимости от того, одно ухо или оба получают сигнал[29]. Слуховая кора участвует в интерпретации гармоник[30], созвучий и диссонансов[31], АМ и ЧМ звуковых сигналов[32]. Слуховая кора – специалист по распознаванию звуковых закономерностей[33]. Нейроны этой зоны часто избирательным образом отвечают на начало звукового сигнала[34], указывая нам момент включения и отключения звука. Спектр специфичности кортикальных нейронов очень широк; некоторые настраиваются на определенные частоты тонотопической карты, но большинство предназначены для распознавания только строго определенных сочетаний компонентов звука (например, ЧМ при переходе согласных звуков в гласные)[35]. Благодаря всем этим возможностям гибкая слуховая кора помогает нам выхватывать важные элементы из звукового пространства и формировать конкретные слуховые картины[36].

Кроме этих разнообразных и специализированных обязанностей по обработке звука, слуховая кора отвечает за признание существования звука – то есть буквально как в философской загадке о том, слышен ли звук падающего в лесу дерева, если рядом никого нет. Само по себе ухо и весь набор функционирующих субкортикальных ядер, деловито превращающих звук в электрические сигналы, без слуховой коры не смогли бы сформировать то, что мы воспринимаем в качестве звука[37].

Латерализованный звуковой разум. Большинство из нас знакомы с концепцией левого и правого полушария мозга. Специализированные функции левой и правой стороны мозга – древнее эволюционное свойство нашей нервной системы[38].

В контексте звукового разума обработка компонентов звука распределена по левой и правой областям. Например, обработка основных частот (высоты) речи преимущественно происходит в правой половине мозга, тогда как такие фонетические параметры, как временная развертка и гармоники, преимущественно воспринимаются левой частью мозга[39]. Звук и ответ мозга на звук разворачиваются на разных временных шкалах от микросекунд до секунд. Обработка процессов в этих временных диапазонах также происходит на одной или на другой стороне мозга. Речь и музыка обрабатываются в обоих полушариях мозга, но по-разному[40]. Различия в обработке звука (высота/тембр, долгий/короткий) имеются и на субкортикальном уровне[41]. Таким образом, фундаментальный принцип мозговой латерализации обнаруживается в слуховых путях повсеместно: это еще одно свидетельство распределенной, интегрированной и реверберирующей природы звукового разума.

Магия слуха зависит от согласованной работы всей системы обработки звука, как мы установим прямо сейчас, когда встретимся с Пегги, Дэвидом и Сьюзен.

Невозможность осмысления звука: преграды на пути сигналов внутри головы

В лаборатории Brainvolts мы имели возможность своими глазами наблюдать реальные последствия нарушений различных стадий обработки звука. К нам часто попадают люди с необычными проблемами со слухом.

Познакомьтесь с молодой женщиной, которую мы будем называть Пегги, у которой имеется повреждение слуховой коры, называемое кортикальной глухотой. В связи с раковым заболеванием она подвергалась агрессивному лечению, которое спасло ей жизнь, но повредило слуховую кору с обеих сторон. Уши и субкортикальные структуры Пегги работают хорошо. Но из-за повреждения коры она воспринимает звук, но не может его понять.

Напротив, у мальчика Дэвида проблема с субкортикальной обработкой звука. Родители и учителя Дэвида знали, что у него что-то не так со слухом. Ему было чрезвычайно сложно расслышать что-либо в шумной обстановке, например в классе. Он не справлялся со школьными заданиями просто по той причине, что не слышал, что задано. Дома он тоже не всегда реагировал на звуки, так что родители задумались, не глохнет ли он. Но при проверке слуха все было нормально. Он справлялся с заданиями, когда нужно было уловить звуковые сигналы разной высоты, даже если они были очень тихими. Выяснилось, что у него нарушена синхронизация активности нейронов в субкортикальных структурах мозга. Нервный сигнал проходил от ушей через все путевые станции, включая слуховую кору, но несинхронным образом. Была нарушена временная развертка звука.

Набор симптомов, как у Дэвида, хорошо известен и называется слуховой нейропатией[42]. Главная отличительная черта этого состояния – очень плохое восприятие звуков на фоне малейшего шума, буквально глухота при шуме. В тишине у таких людей обычно не возникает проблем с пониманием речи. В отличие от кортикальной глухоты, при наличии слуховой нейропатии люди часто не осознают, что раздается какой-то звук. Молодая женщина со слуховой нейропатией (назовем ее Сьюзен), за которой мы в Brainvolts наблюдали более 20 лет, носила на работе наушники, чтобы ее коллеги думали, что она слушает музыку, даже когда она этого не делала. Поскольку она была в наушниках, чтобы привлечь ее внимание, коллеги похлопывали ее по плечу, так как она не реагировала, когда ее окликали. Теперь ее маленькая дочка предупреждает маму, если кто-то звонит в дверь или по телефону.

Такие люди, как Сьюзен, Дэвид и Пегги, учат нас. Они показывают нам, что для понимания звука нужна слуховая кора. Они сообщают, что субкортикальная слуховая система, а также тонкая, быстрая, синхронная и последовательная активность ее нейронов необходимы для осознания звуков и поддержания ясности сигнала на фоне шума – для ориентирования в слуховом пространстве. Дэвид и Сьюзен помогают нам понять, почему слух – самое быстрое из наших чувств и как он связан с тонкой синхронной настройкой. Минимальное замедление имеет серьезные последствия. Люди приходят в Brainvolts за ответами, и иногда мы способны обнаружить в реакции их мозга на звук нечто, что в каком-то смысле их успокаивает: “Это неудивительно, что у вас есть трудности”. На самом деле, это они учат нас. Показывая, что бывает не так с нашим звуковым разумом, они объясняют, как работает нормальный слух, когда все идет правильно.

Трансформация от уха к мозгу: вопросы и ответы

Вызывает одновременно восхищение и смирение осознание того, сколь многого мы не знаем. Например, это не редкость, когда какая-то структура имеет несколько одновременно существующих частотных (тонотопических) карт[43]. Почему карты множатся? Чем различаются их функции? Еще один пример: верхний оливарный комплекс и слуховая кора играют ведущую роль в бинауральной обработке звука, но мы мало знаем о конкретной роли каждой из этих структур. Слуховой средний мозг представляет собой еще одну загадку. Сигналы от путевых станций, таких как улитковое ядро и верхняя олива, приходят в слуховой средний мозг. Казалось бы, раз эти структуры проделали свою работу по отдельности, выходящие из них сигналы не должны сливаться. Но это происходит. Почему субкортикальная слуховая сеть настолько массивнее и сложнее, чем другие сенсорные системы? Я уверена, что существуют красивые объяснения, которые ожидают своего часа.

Однако нам известны принципы трансформации звука по мере прохождения по афферентным путям от ушей к слуховой коре. Информация не передается в неизменном виде при перемещении вдоль слухового пути. Нейроны демонстрируют все более разнообразные картины активности и становятся более избирательными по отношению к тем звукам, на которые они реагируют. Нейроны все более сильно “интересуются” тем, когда звук начинается и заканчивается. Чаще происходит торможение – подавление возбуждения некоторых нейронов, так что процесс обработки звука становится более сфокусированным. Также усиливается способность нейронов изменяться с опытом. Эти принципы (разные картины активности нейронов, торможение, избирательность по отношению к некоторым звукам, изменения в процессе обучения) вносят вклад в усиление специализации, которое мы наблюдаем при продвижении от слухового нерва к коре. В то же время по мере продвижения по этому пути слуховые центры все сильнее зависят друг от друга, от других сенсорных систем, от двигательной системы и от того, что мы знаем о звуке и как мы его чувствуем[44].

Еще один полезный принцип заключается в том, что скорость синхронизации реакции нейронов на звук максимальна вблизи уха и постепенно снижается при движении к коре. Если звук повторяется быстро (ра-та-та-та), тридцать раз в секунду, субкортикальные нейроны справляются с ним без проблем, а нейроны коры не успевают. Соответственно, субкортикальные нейроны способны справляться со звуками с частотой, скажем, порядка 2000 Гц, а нейроны коры – лишь с частотой около 100 Гц. По мере восхождения по слуховому пути информация не теряется, но изменяется способ ее кодирования – чем выше, тем больше время интеграции. Точность на уровне микросекунд, характеризующая обработку звуковых сигналов, относится к субкортикальной системе и включает в себя быстрый расчет различий во временной развертке сигнала, приходящего в оба уха, что позволяет нам локализовать и идентифицировать звук в пространстве. Субкортикальные структуры – эксперты мозга по определению временных параметров. А кора обладает способностью интегрировать звуковые сцены в более протяженных временных рамках, что необходимо для восприятия предложений и музыкальных фраз.

Таким образом, субкортикальные и кортикальные сети совместными усилиями участвуют в обработке звука. В функциональном аспекте субкортикальная система позволяет нам слышать сигналы в сложной звуковой обстановке, помогая разобрать голос приятеля в шумном помещении. Она также важна для осознания того, что раздался какой-то звук. Кора нужна для придания звуку смысла – для способности понимать слова, которые произносит наша приятельница.

Движемся вниз (эфферентный путь)

Важнейшая роль эфферентной системы в нашем восприятии мира была признана сравнительно недавно. Слуховая эфферентная система содержит обширную сеть связей от мозга к ушам, обеспечивающую канал обратной связи, параллельный по отношению к афферентной системе связей от ушей к мозгу. Эфферентные контакты более многочисленны, чем афферентные, и в меньшей степени похожи на поезд, останавливающийся на каждой станции. Короче говоря, все элементы сообщаются со всеми остальными. Но почему? Степень развития эфферентных связей усиливается по ходу эволюционного развития[45], и их доминирование у человека и других высокоразвитых видов важно для нашей ментальной гибкости и способности к обучению. Эфферентная система избирательно подчеркивает важность звуков, которым мы обучаемся[46]. В этой главе я активно использую слово “эфферентный”, подразумевая не только передачу информации внутри слуховой системы, но и передачу информации в слуховую систему из других мозговых центров.

То, что мы слышим, зависит от нисходящих процессов[47]. Неявное восприятие звука начинается с улавливания его общей сути. Далее обратная связь от слуховой коры, наряду с сигналами от когнитивных и двигательных центров и центра удовольствия, запускают анализ важнейших подробностей (и отсеивание неважных) для детального восприятия этого звука. Иными словами, сообщения, доставляемые афферентной системой, заполняются информацией с помощью эфферентной системы на основании нашего прошлого опыта в мире звука. Наш звуковой разум формирует внешнюю реальность, которую мы воспринимаем в качестве звука. Каждая станция слухового пути (слуховой нерв, улитковое ядро, верхняя олива и др.) сообщается с остальными, а также с другими нашими чувствами относительно того, как мы движемся, что знаем и как себя ощущаем. Именно это взаимодействие восходящих и нисходящих влияний обеспечивает обучение и формирует наш звуковой разум.

Слух сцеплен с другими чувствами

Зрение влияет на слух, и наоборот. Движения музыканта, играющего на маримбе (инструмент типа ксилофона), влияют на воспринимаемую слушателями длительность ноты. Если видеоизображение ударника, исполняющего длинную ноту, сопровождается аудиозаписью короткой ноты, наблюдатели слышат длинную ноту[48]. Аналогичным образом то, что мы видим, влияет на оценку вибрато струнных инструментов. Вибрато – это легкое колебание высоты звука, производимое трением кончика пальца по струне одновременно с движением смычка. Количество вибрато, которое можно уловить в скрипичной ноте, зависит от того, видим ли мы движения пальца, создающие эти колебания, или только слышим, не видя движений[49]. Даже различие между подергиванием струны виолончели и игрой смычком стирается, если видеоизображение подергивания струны сопровождается звуком игры смычком, и наоборот[50]. Эффект Мак-Гурка – это известный пример взаимодействия зрения и слуха при восприятии речи[51]. Слог “ба” в аудиозаписи воспринимается как “фа”, если сопровождается видеоизображением человека, который совершает ртом такие движения, как будто произносит “фа”. Вид передних зубов, касающихся нижней губы для произнесения “ф”, подразумевает произнесение “ф” (или иногда “в”). Видеоизображение заставляет наш мозг слышать “фа”. Прикосновение и запах тоже влияют на то, как мы слышим.

Слух сцеплен с нашими движениями

“Что вы сделали с пианино? На нем стало намного легче играть”. Мой учитель музыки, а также настройщик фортепиано Сальваторе Спина рассказывает, что часто слышит такие слова от своих клиентов после настройки инструмента. Кажется, что на пианино стало легче играть – как будто требуется меньше физических усилий. Я подозреваю, что дело в ощущении релаксации. Если вы слышите диссонирующие звуки ненастроенного инструмента, это раздражает вас и напрягает ваши мышцы. Пианист, играющий на хорошо настроенном инструменте, спокоен. Это моя версия, но она основана на наших знаниях о коммуникации между слуховой и двигательной системой.

Связи между слухом и движением чрезвычайно сильны. Слух и движение имеют общие эволюционные корни. Ухо возникло из органов, предназначенных для восприятия силы тяжести и положения организма в пространстве с целью осуществления движений. Когда мы просто слышим речь (и остаемся неподвижными), у нас активируется моторная кора, а также наши речевые мышцы. Прослушивание ритмического рисунка[52] или фортепианных мелодий[53] активирует двигательную систему мозга, особенно у музыкантов. Верно и обратное: у пианиста, глядящего на играющего на фортепиано человека, даже без возможности слышать звук, или у людей, читающих по беззвучным движениям губ, активируются слуховые центры[54]. Более того, движения играющих музыкантов влияют на восприятие слушателями таких аспектов, как эмоциональность или напряженность музыкальной пьесы, даже автоматически на физиологическом уровне[55].

Рис. 2.7. Зеркальные нейроны реагируют одинаково, когда вы выполняете какое-то действие или видите, как его выполняет кто-то другой.

Когда вы совершаете какое-то движение или видите/слышите, как его совершает кто-то другой, происходит реакция зеркальных нейронов (рис. 2.7)[56]. Эти нейроны помогают нам представить себе намерения и эмоции других людей при наблюдении за их действиями. Зеркальные нейроны могут вносить вклад в наше ощущение эмпатии и в обучение языку. Дефекты системы зеркальных нейронов связаны с аутизмом и могут объяснять, почему человеку с аутизмом трудно видеть мир с точки зрения других людей, хотя эта интерпретация не подтверждена[57].

Слух сцеплен с нашими знаниями

Один из моих любимых примеров в курсе “Биологические основы речи и музыки” заключается в прослушивании звукозаписи фразы, которая после значительной трансформации превратилась в несколько секунд неразборчивого шума. Представьте себе Дарта Вейдера с зубной болью, изображающего в грозу Коржика из “Улицы Сезам”. Я проигрываю эту запись пару раз и прошу студентов поднять руку, если они узнают, что это такое. Никто и никогда не поднимает руку – невозможно даже разобрать, что это речь. Тогда я прокручиваю исходную версию фразы, а потом еще раз испорченную версию – эврика! Вдруг эта невнятная абракадабра становится понятна каждому студенту. Все поражаются, насколько очевидной (задним числом) оказывается бессмысленная фраза, и не понимают, в чем была сложность. То, что мы знаем, оказывает чрезвычайно сильное влияние на то, что мы слышим.

Слух связан с тем, как мы себя чувствуем

“Так приятно слышать звук твоего голоса!” Эта фраза описывает связь между звуком и чувством, сформировавшимся у нас на протяжении жизни в отношении близких людей. Лимбическая система, или система награды, ответственная за чувства, эмоции, мотивацию и вознаграждение, содержит целый набор структур в коре, стволе мозга, таламусе и гипоталамусе. Части этой системы относятся к самым старым в эволюционном плане частям мозга. Выживание зависит от запоминания того, как звучат опасность и пища.

Человек ли вы, обезьяна, птица, черепаха, осьминог или моллюск, физиологические изменения, сопровождающие самые глубокие эмоции, по-видимому, у нас одни и те же. Во всех таксономических группах имеются похожие гормоны и нейромедиаторы – химические соединения, связанные с желанием, страхом, любовью, радостью и печалью. Почти у всех видов животных вырабатываются такие гормоны, как эстроген, прогестерон, тестостерон и кортикостерон (гормон стресса)[58].

Дофамин, выделяющийся при еде или занятиями любовью, связан с ощущением удовольствия вне зависимости от вида животного. Его выделение также связано с наркотической зависимостью и ослаблением болевых ощущений. Он усиливает чувство страха, когда во время поздней прогулки нас тревожит неожиданный звук. Лимбическая система имеет привилегированный доступ к слуховым центрам по быстрым путям с низким разрешением. Вот почему немедленные висцеральные реакции на эти ночные звуки могут возникать еще до того, как аналитический мозг включается и в следующий момент осознает, что это был отдаленный безопасный звук хлопнувшей крышки помойного контейнера. Такая скорость обработки может быть связана с субкортикальной и подсознательной природой эмоций[59]. Ответ среднего мозга на звук находится под влиянием серотонина – еще одного нейромедиатора, связанного с познанием и вознаграждением[60].

Когда мышь-мать реагирует на призывы детенышей, это результат работы лимбической системы. Если мышонок вылезает из норы, он зовет мать. Социальная реакция возвращения мышонка домой способствует высвобождению окситоцина – гормона, связанного с взаимодействием матери и ребенка. Высвобождение гормона влияет на то, как слуховая кора обрабатывает компоненты звука. Один и тот же крик детеныша вызывает совершенно разный отклик в слуховой коре мыши-матери и мыши, у которой не было детей[61].

В той же степени, как зрение, движение, мышление и чувства влияют на наши слуховые нейроны, еще одним из самых важных факторов, влияющих на обработку звука, является… обработка звука. Звуки нашей жизни – наш звуковой опыт – оставляют очевидный отпечаток на тех самых нейронах, которые отвечают за слух и осмысление звука. Мы обучаемся, поскольку изменяются наши нейроны, и наоборот. Когда мы делаем что-то вновь и вновь, мы становимся экспертами этого дела; мы говорим, что способны делать это с закрытыми глазами. Достаточный опыт в осмыслении определенных звуков влияет на процесс автоматической обработки этих звуков звуковым разумом – даже во сне. Это происходит по той причине, что эфферентные модуляции запускают афферентные изменения. Характеристики ответа нейронов слуховых путей, вплоть до самой улитки уха, поддаются настройке. Такие изменения в активности нейронов в соответствии с опытом объясняют, почему каждый из нас по-своему реагирует на звук, как мы вскоре увидим.

Глава 3

Обучение: соединение внешних и внутренних сигналов

Звуки нашей жизни формируют наш мозг.

Мой учитель музыки и настройщик Сальваторе Спина недавно стал дедушкой. Его дочь – трубач мирового уровня. На прошлой неделе Сальваторе держал на руках трехмесячную внучку во время исполнения “Пасторальной симфонии” Ральфа Роана-Уильямса. Ребенок крепко спал до начала второй части, открывающейся медленной, спокойной и запоминающейся партией трубы. Девочка широко раскрыла глаза, поглядела вокруг и вновь погрузилась в сон через тридцать секунд, когда трубу сменили смычковые инструменты. Слуховое обучение начинается рано.

По мере того как кролик приписывает смысл звукам (то есть когда он выучивает, что определенный звук имеет отношение к его здоровью и благополучию), происходит изменение картины активности нейронов в ответ на этот звук (рис. 3.1)[62]. Действительно невероятно наблюдать, как это происходит с отдельными нейронами слуховой коры. Я почувствовала, что начала открывать запертую ранее дверь. На меня произвело большое впечатление непосредственное наблюдение за обучением индивидуальных нейронов – строительных кирпичиков мозга.

В значительной мере наше восприятие мира происходит неосознанно. После тренировки кролик сильнее возбуждает свои нейроны не сознательно, как и я, говорящая на итальянском языке, не бужу сознательно мой мозг при звуках итальянской речи. В этой главе я хочу раскрыть биологические представления о том, что наш звуковой разум является продуктом нашего опыта, о чем мы обычно не подозреваем.

Пластичность нейронов – обобщенный термин для описания изменений, происходящих в головном мозге в результате опыта. Если бы мне понадобилось описать суть всей моей научной работы двумя словами, я бы не нашла ничего лучшего, чем “пластичность нейронов”, хотя, конечно, было бы обидно не вставить куда-нибудь слово “звук”. Хотя меня очень интересуют принципы обработки звука (какие нейроны возбуждаются в ответ на те или иные звуки), еще больше меня интересует, как возникают эти картины возбуждения, а также как эти картины изменяются по мере того, как мы осмысляем наш звуковой мир. И если бы мне пришлось сформулировать то, что я узнала за время своей научной карьеры, в одном предложении (два слова – слишком мало), это был бы эпиграф к данной главе: “Звуки нашей жизни формируют наш мозг”.

Как происходит формирование мозга? Эфферентная система, петляющая между корой, субкортикальными структурами и ушами, служит топливом для слухового обучения. В ходе эволюции эта сеть, ведущая от мозга к ушам, разрасталась и усложнялась. Ее нервные отростки даже более обширны, чем общеизвестный “направленный к мозгу” афферентный путь. Самые сложные и гибкие части мозга находятся в постоянном диалоге с нашими “аппаратными” структурами благодаря эфферентным нейронным путям. Сообщения, отправляемые из мозга в направлении сенсорных рецепторов (к улитке уха, сетчатке и др.), являются ключом к обучению.

Изменения давления воздуха, которые мы воспринимаем как звук, воспринимаются ухом и запускаются в виде электрических сигналов в афферентные (идущие к мозгу) пути обработки. В зависимости от компонентов звука (высоты, тембра, временной развертки…) возбуждаются определенные популяции нейронов улиткового ядра, верхней оливы и т. д. Такой же точно звук в следующий момент времени опрокинет такую же цепочку костяшек домино. Но, как я выяснила несколько десятилетий назад в экспериментах с кроликами, если тот же звук приобретает новое значение, со временем он может задействовать другой набор нейронов, увеличить скорость возбуждения нейронов или вовлечь другой участок тонотопической карты. Через взаимодействие сенсорных, когнитивных, моторных и лимбических механизмов афферентных и эфферентных путей формируется важный для нас стандартный процесс обработки звука. Но поскольку меняется смысл звука, нисходящие сигналы создают новую стандартную модель афферентной активности. Используя биологические термины, можно сказать, что происходит обучение и запоминание. Эта стандартная система представляет собой транспортный путь для входящих звуковых сигналов – это тот механизм, который позволяет почувствовать, что для нас важно. Как именно мой звуковой разум реагирует сегодня, зависит от моего жизненного опыта, накопленного до сегодняшнего дня.

Рис. 3.1. Обработка звука в отдельных нейронах изменяется, если звук имеет смысл.

Карты

“Клавиатуры фортепиано”, встречающиеся вдоль всего слухового пути, соответствуют участкам с максимальной чувствительностью к звукам определенной высоты – это тонотопические карты. Мы обнаруживаем похожие нейронные карты и в других сенсорных путях (рис. 3.2). В зрительной системе есть ретинотопные карты[63] (карты полей зрения) – специфические участки мозга, активирующиеся в зависимости от того, в какой части поля зрения расположен объект. В соматосенсорной (тактильной) и двигательной системе тоже имеются карты. Это упорядоченные и систематические карты, соответствующие частям тела. Десяти пальцам рук отводится довольно большой участок соматосенсорной коры. Другие части тела, для которых важны прикосновения, такие как язык и губы, тоже владеют собственными крупными участками мозга; коленям, локтям, плечам и голеням соответствуют участки меньшего размера. Вы сами можете обнаружить неравномерность этой соматосенсорной географии. Держите глаза закрытыми, пока кто-то легонько дотрагивается до вас одним или двумя острыми предметами, например зубочисткой. Все ваши пальцы чувствуют два прикосновения, если два укола сделаны на расстоянии всего 3 мм друг от друга. Однако почувствовать два отдельных укола на спине или бедре удастся только в том случае, если они разделены расстоянием от 30 до 50 мм. Если расстояние меньше, вы будете чувствовать один укол. Расположенная рядом моторная кора организована аналогичным образом: обширные географические участки отданы таким частям тела, как кисти и пальцы рук, губы и язык, которые должны осуществлять тонкие и точные движения.

Некоторые самые первые открытия в области сенсорного обучения были сделаны благодаря наблюдениям за изменениями сенсорных карт. После того как в 1930-х годах Пенфилд, Вулси и другие[64] открыли существование соматосенсорных и моторных карт, считалось, что это точное соответствие частей тела и областей мозга доказывает фиксированную структуру мозга. Эта идея была опровергнута Майклом Мерзеничем, который продемонстрировал, что у обезьяны, многократно выполнявшей какое-то задание двумя одними и теми же пальцами, происходило расширение соответствующих участков коры. Аналогичным образом при повреждении нерва руки обезьяны соответствующий участок коры не прекращает функционировать. Он поглощается другими областями, ответственными за активность рук[65]. Иными словами, соответствующая мизинцу карта коры не умирает при повреждении мизинца, а захватывается областями, относящимися к другим пальцам. Мерзенич, который в 1970-х годах сделал несколько первых открытий, касающихся тонотопии в слуховой коре, позднее расширил наше понимание кортикальных карт, установив, что многие карты гармоничным образом перекрываются между собой. Разные компоненты звука одновременно нанесены на карты слуховой коры[66]. Одни карты кодируют, высоким или низким является звук, другие определяют, громкий он или тихий, или отображают расположение источника звука в пространстве. Работы по изучению пластичности слуховой коры показали, насколько гибкими в действительности являются слуховые карты[67].

Кроме того, существует даже пластичность карт со сменой модальности. Зрительная кора слепых людей может вовлекаться в слуховую[68] или соматосенсорную[69] систему. Настройка фортепиано – один из классических видов деятельности слепых людей, поскольку слепые часто отличаются очень высокой чувствительностью к звуку. Напротив, слуховая кора глухих людей вовлекается в обработку зрительных сигналов для общения на языке жестов[70]. Это подтверждает замечательную способность нейронов к реорганизации, необходимой для слухового обучения.

Рис. 3.2. Карты существуют не только в слуховых путях. Удивительно тонкая и точная организация нашей слуховой системы имеет аналоги в зрительной, тактильной и двигательной системах.

История амбарной совы

Одна из моих любимых историй о слуховом обучении – это история об амбарной сове и психоделических очках. Амбарная сова (или сипуха) – ночная хищная птица. И по этой причине она не пользуется преимуществами солнечного света для обнаружения жертвы и при охоте ориентируется на звуковые сигналы. Точность определения источника звука у этих птиц вдвое выше, чем у нас: они могут определить источник звука в пространстве как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении с точностью до одного градуса[71]. Что такое угол в один градус? Если я стою на футбольном поле на линии ворот с расставленными в стороны руками и щелкаю пальцами, находящаяся на противоположной линии ворот сова может понять, щелкаю я пальцами левой или правой руки, ориентируясь исключительно по звуку. Амбарные совы улавливают звук в любой части окружающего пространства и благодаря различию в высоте расположения и ориентации ушей (одно ухо направлено вверх, другое вниз!) также с высокой точностью определяют положение по высоте, что очень трудно дается людям.

Для локализации источника звука совы, как и люди, используют разницу в восприятии двумя ушами времени прибытия звука и его громкости. От частоты звука зависит, какой из этих параметров служит для анализа локализации звука: в целом по разнице в громкости мы определяем источник высокочастотных звуков, а по разнице во времени – источник низкочастотных звуков. Сова использует оба способа одновременно для обнаружения источника любого звука вне зависимости от частоты. Разница во времени прибытия звука в два уха служит для определения правой или левой локализации, а разница в громкости – для нахождения высоты[72]. Таким образом, у совы имеется достаточно информации для размещения источника любого звука на ее “птичьем графике”.

А при чем тут психоделические очки? Пространственные карты звука, которые создают совы, соответствуют пространственным зрительным картам. Интеграция нейронов при обработке зрительных и звуковых сигналов поддерживает соответствие между этими картами. Однако этому соответствию нужно учиться. Мышиный писк, достигающий правого уха чуть более громким и чуть раньше, чем левого, не имеет никакого пространственного смысла, пока молодая сова не научится связывать это конкретное сочетание времени и громкости с обедом, сервированным в кусте ежевики справа вверху, а не в сорняках слева внизу. Таким образом, слуховая пространственная карта, формирующаяся в слуховом среднем мозге, накладывается на зрительную пространственную карту в зрительном среднем мозге. За счет координации и памяти, опосредованных эфферентными путями, эти две карты среднего мозга приходят в соответствие друг с другом в процессе развития и с опытом. Теперь, если писк достигает левого уха совы, скажем, на 50 мкс раньше, чем правого, с быстротой молнии голова поворачивается ровно в ту точку в левом поле зрения, которая соответствует этой конкретной задержке (примерно 20 градусов от центрального положения), – именно туда, где сидит несчастная мышь.

Теперь на сцену выходит нейробиолог.

На глаза сове можно надеть призмы, как очки (рис. 3.3), которые будут сдвигать пространственное изображение видимого мира. Допустим, наша сова выучила, что какое-то конкретное различие во времени поступления звука в два уха означает, что издающий звук объект находится чуть левее. Но теперь тот же самый звук, исходящий из источника с той же локализацией, из-за искажающих очков связывается с объектом, находящимся справа. Пробыв в очках несколько недель, сова создает новую аудиовизуальную карту пространства и знает, что при этом конкретном звуке нужно поворачивать голову вправо. Охота удалась, мышь в желудке у совы, а у нас есть превосходный пример обучения, опосредованного эфферентными путями[73]. Построение новой зрительно-звуковой карты, мотивированное успешной или неудачной охотой и опосредованное эфферентной системой, привело к изменению рецептивных свойств слухового среднего мозга. Если вам интересно, после перестройки карт в результате ношения призм и последующего удаления призм пространственные карты совы со временем вновь возвращаются к норме, но не мгновенно.

Рис. 3.3. Сова в очках.

Есть ли у слухового обучения возрастной предел?

Мы знаем, что молодой мозг наилучшим образом приспособлен для обучения. Когда-то считалось, что реорганизация пространственных карт возможна только у молодых птиц. Поначалу не удалось заметить, чтобы ношение призм приводило к изменению пространственных карт у взрослых сов[74], и поэтому предполагалось, что субкортикальная перестройка, вероятно, невозможна после завершения чувствительного юного возраста. Однако выясняется, что молодые и взрослые животные используют разные стратегии обучения. Применение ступенчатого подхода дало иные результаты. На взрослых сов не надевали сразу стекла, смещавшие визуальную карту на 23 градуса, как в случае молодых птиц, а снабжали их стеклами, сдвигавшими карту лишь на шесть градусов. Этот сдвиг приводил к успешному обучению, и в результате последовательных небольших сдвигов у взрослых сов наблюдалась перестройка карты в той же степени, что и у молодых птиц[75]. Такие наблюдения за совами, а также многие другие открытия вселяют оптимизм. Обучение возможно всегда, в любом возрасте, при правильном подходе и соблюдении оптимальных условий.

Весьма важно, что обучение в любом возрасте происходило быстрее, когда совы жили в более богатой среде (большой питомник с более широким кругом возможностей для стимуляции, исследований и взаимодействия с другими совами) по сравнению с одиночными клетками[76]. Мы еще не раз будем говорить о роли богатой (и бедной) среды в формировании звукового разума.

Обучение с помощью слышащего мозга

История о совах демонстрирует ключевые биологические механизмы в основе нашего обучения восприятию мира. Она выявляет мощь эфферентной системы: опыт запускает фундаментальную перестройку звукового разума. Эта история указывает на значительную степень перекрестных связей между нашими чувствами. Она также доказывает, что в правильных условиях перестройка нейронов возможна на всем протяжении жизни. Кроме того, она делает акцент на временном компоненте звука, а это моя любимая тема.

Что происходит внутри мозга, когда у нас формируются связи между звуком и его значением? Обучение происходит во всех участках слуховых путей – в коре, субкортикальных структурах, слуховом нерве и в самом ухе. Эфферентная система совершенно необходима для нашей способности слышать, которую мы воспринимаем как должное.

Обучение в слуховой коре

В соответствии с тонотопической картой у каждого нейрона слуховой коры есть предпочтительная высота (частота) звука, на которую он реагирует наилучшим образом. Другие частоты не вызывают реакции или вызывают лишь слабую реакцию нейрона, а некоторые частоты (обычно те, которые находятся близко к предпочтительной частоте) могут и вовсе тормозить активность.

Карты коры прекрасно демонстрируют, что происходит в мозге, когда мы учимся формировать связи между звуком и его смыслом. Например, у хорьков предпочтительная частота звука для возбуждения данного нейрона слуховой коры составляет, скажем, 8000 Гц, а область торможения ниже этой предпочтительной частоты находится где-то около 6000 Гц. Допустим, хорек узнает, что звук с частотой 6000 Гц означает нечто для него важное (а именно предвещает некое вознаграждение). После тренировки тот же самый нейрон, исходно отвечавший на частоту 8000 Гц, расширяет свой ответ, включая область 6000 Гц, и возбуждается слабее в области исходной предпочтительной частоты (см. рис. 3.4). Здесь мы рассматриваем лишь один нейрон, но другие соседние нейроны (например, настроенные на частоту 7000 Гц) тоже расширяют свой ответ и реагируют на частоту 6000 Гц. Так выглядит вызванное мотивацией усиление кодирования нового важного компонента звука[77].

Рис. 3.4. В процессе обучения нейроны изменяются. Области более темного серого цвета соответствуют более сильному возбуждению нейронов. До тренировки (левый рисунок) максимальная активность соответствует конкретной частоте, скажем 8000 Гц. После того как хорек узнает, что ему важно слышать звук с более низкой частотой 6000 Гц (волнистая линия), частотный диапазон ответа нейрона расширяется и включает в себя новые важные частоты (правый рисунок).

Обучение в субкортикальных структурах

Для локализации источника звука в пространстве хорек, как сова или человек, использует разницу во времени прибытия и в громкости звука, достигающего двух ушей. Но если сенсорный вход изменен (одно ухо заблокировано), после первичного шока хорек может вновь научиться локализовать источник звука[78].

После формирования пространственных карт (или их переформирования в результате тренировки) химическое выключение эфферентных связей между слуховой корой и средним мозгом оказывает лишь небольшое немедленное влияние на уже приобретенную способность находить источник звука. Однако без эфферентных связей новая карта не будет построена и обучение невозможно[79]. Обратное также верно. Если по какой-то причине звук теряет смысл, карты возвращаются к исходному состоянию, но лишь при участии полноценной эфферентной системы[80]. Правильная связь между слуховой корой и средним мозгом играет решающую роль в обучении и в потере выученных навыков.

Другой способ наблюдать за тем, как эфферентная система изменяет настройку мозга, заключается в том, чтобы имитировать активность эфферентной системы и посмотреть, что будет. Осуществляя прямую электрическую стимуляцию нейронов слуховой коры, можно увидеть соответствующие изменения в нейронах среднего мозга[81] и таламуса[82], которые получают эфферентные сигналы от кортикальной зоны. Реакции среднего мозга и таламуса становятся более избирательными либо за счет вовлечения дополнительных нейронов, либо за счет торможения[83]. Это влияние коры распространяется за пределы среднего мозга – вплоть до улиткового ядра[84], удаленного от коры на несколько этапов.

Изменения звукового разума человека в процессе обучения вызываются нисходящим влиянием, во многом таким же образом, как обработка звука в среднем мозге сов и хорьков изменяется при выучивании новых связей между звуком и смыслом. Например, резонно предположить, что у детей с частыми инфекционными заболеваниями среднего уха обучение происходит неправильно. Слышащий мозг таких детей, как у хорьков с закупоренным ухом, получает более тихий сигнал (обычно только с одной стороны). Легко вообразить, что слуховое обучение в этом чувствительном периоде развития нарушается[85]. В последующих главах мы исследуем слуховое обучение: как звуковой разум изменяется в лучшую и в худшую сторону при нашей жизни в звуковом мире.

Обучение в ухе, или Как далеко мы можем зайти?

Есть ли какие-нибудь данные о том, что функционирование самого уха меняется в результате тренировки или под действием других форм эфферентных сигналов? Прежде чем я отвечу на этот вопрос, позвольте сообщить вам нечто из ряда вон выходящее. Ухо умеет производить звуки (представьте себе, что ваши глазные яблоки производят свет!).

Во внутреннем ухе (улитке) есть внутренние и внешние волосковые клетки. Внутренние волосковые клетки занимаются трансдукцией движения в электричество в слуховом нерве. А какую роль играют внешние волосковые клетки, численность которых в три раза больше численности внутренних клеток? Эти суперрецепторы находятся на получающем конце идущих от мозга эфферентных путей. Это чрезвычайно сложные структуры, способные самостоятельно двигаться[86], и их движения используются для модификации сообщений, передаваемых внутренними клетками мозгу. Например, увеличение усиления тихих звуков и уменьшение усиления громких звуков увеличивает диапазон интенсивности звука, который мы способны услышать. Ухо слушает мозг.

Движения внешних волосковых клеток создают ощутимые звуки, которые удается регистрировать с помощью крохотного микрофона в слуховом канале. Эти звуки, скучно называемые отоакустической эмиссией (ОАЭ), могут индуцироваться звуковыми стимулами[87]. ОАЭ имеет место лишь в том случае, если ухо “слышит” на частоте этих звуков. Это открытие революционизировало новую область слухового скрининга. Теперь есть возможность за несколько секунд определить, реагирует ли ухо на звуки в диапазоне важных для коммуникации частот.

Тот факт, что ухо создает звуки и делает это с помощью структур, находящихся под влиянием эфферентного контроля, усиливает значение сигнальных путей от мозга к уху. Это также обеспечивает удобную возможность наблюдать за тем, как мозг общается с ухом.

И вот как он это делает. Сначала в результате попадания звука, скажем, в правое ухо возникает отоакустическая эмиссия. Возвращающиеся из внутреннего уха звуки составляют базовую активность улитки. Затем вы повторяете процесс, одновременно направляя громкий шумовой сигнал в левое ухо: “шшшшш” белого шума вполне подходит. Получая сигнал о том, что левое ухо слышит шум, мозг действует на оба уха, приказывая внешним волосковым клеткам улитки охладить свой пыл и уменьшить усиление, чтобы защитить уши от шума[88]. И это видно по величине ОАЭ. Таким образом, мозг осуществляет контроль вдоль всего пути обработки сигнала вплоть до самой первой стадии.

Мозг влияет на уши и другим образом. Во-первых, величина ОАЭ снижается при повреждении или электрической стимуляции слуховой коры[89]. Во-вторых, если человека просят обращать внимание на звук, а не просто расслабиться, величина ОАЭ изменяется, что вновь указывает на эфферентный контроль активности улитки[90]. В-третьих, музыканты с длительным звуковым опытом имеют выраженные сигналы ОАЭ и, вероятно, более тонко настроенную улитку, чем люди, не занимающиеся музыкой[91]. В-четвертых, величина ОАЭ зависит от того, видите ли вы изображение говорящего человека или только слышите голос без изображения[92]. Таким образом, обработка звука в мозге и даже исходный эпителий, воспринимающий звук (улитка), имеют целую эфферентную инфраструктуру, строго контролирующую этот процесс.

Мы обучаемся тому, на что обращаем внимание

Я играю на гитаре, но мой муж – гитарист. Однажды я попыталась сыграть основной мотив из композиции “Султаны свинга” группы Dire Straits. Я возилась с определенной последовательностью нот, которую исполняет Марк Нопфлер в своем сольном фрагменте. Дидиди, дидиди, дидиди. Мне не удавалось перебирать струны три раза подряд в такой быстрой последовательности. Пришел муж и сказал: “Нина, если бы ты послушала, ты бы услышала, что он отдергивает струну левой рукой”. (За счет смены пальцев руки на грифе отдергивание струны, “пулл-офф”, позволяет сыграть несколько нот во время одного щипка струны правой рукой.) На такой оттянутой струне ноты звучат иначе. Это позволяет не только играть быстрее, но и меняет тембр (гармонический компонент) звука. В конце концов я смогла это услышать. Я смогла распознать разницу в тембре. Полагаю, мои гармонические фейдеры поднялись вверх. Но сначала мне нужно было узнать, на что обращать внимание. И лишь после того как я сконцентрировалась на том, чтобы услышать гармоники отдернутой струны, я действительно их услышала. И лишь время, усилия и концентрация внимания обеспечили подсознательное и автоматическое восприятие – мой стандартный ответ.

Внимание относится к мыслительному аспекту нашей чувственно-мыслительно-двигательной сети звукового разума. Концентрация внимания перестраивает сенсорные карты[93], а степень и долговременная стабильность этой перестройки напрямую связаны с усилиями, затраченными на концентрацию внимания[94]. Направляемое вниманием обучение подкрепляется выделением дофамина[95] – нейромедиатора, который производится средним мозгом, опосредует внимание и связан с вознаграждением и мотивацией.

Несмотря на наличие в нашем мозге миллиардов нейронов и сложной сенсорной системы, мы просто не в состоянии обрабатывать каждый образ, каждый звук, каждое движение, каждый запах и каждый теплый ветерок, которые действуют на нас ежесекундно. Из-за такого гигантского объема поступающей сенсорной информации (по оценкам, порядка десятков или более мегабит в секунду) мы вынуждены назначать приоритеты в обработке. Нам приходится отфильтровывать то, на что необязательно обращать внимание прямо сейчас, – охотиться, но не становиться жертвой, прислушиваться к речи, читать, безопасно передвигаться по миру или наслаждаться игрой на гитаре. Это достигается с помощью внимания. Всю жизнь мы тратим на то, чтобы понять, что важно, и на основе этого указываем мозгу, какие звуки, образы и запахи требуют внимания, а на какие полезно не отвлекаться. Психолог из Университета Юты Дэвид Страйер сказал: “Внимание – это святой Грааль. Все, что вы ощущаете, все, чему позволяете проникнуть в свой внутренний мир, все, что вы помните и забыли, зависит от внимания”[96].

Концентрация внимания в конкретный момент

Мы ежедневно сталкиваемся с ситуацией, когда нужно расслышать друга в шумной комнате, где беседуют еще и другие люди. Это так называемый “эффект вечеринки”: мы должны настраивать внимание таким образом, чтобы слышать голос друга и отсекать все другие голоса.

Мозговая сеть, позволяющая нам настраиваться на нужное и отсеивать ненужное, называется ретикулярной активирующей системой. Эта совмещенная кортикальная и субкортикальная система имеет прямой доступ ко всему слуховому пути и позволяет с помощью концентрации внимания изменять ответ нейронов на звук.

Когда мы обсуждали, как хорьки учатся обращать внимание на звук с новой частотой, мы видели, что отдельные нейроны слуховой коры сдвигали свои прежние настройки для включения новых важных частот[97]. Если хорек учится связывать два разных результата с двумя разными звуками (один нужно игнорировать, а другой учитывать), настройка нейронов изменяется на обеих частотах[98]. И эти изменения не ограничены только частотами. Если обучающая задача поставлена так, что имеет значение какой-то иной компонент звука, например время, соответствующим образом модифицируется временная составляющая ответа нейронов[99].

Сдвиг настройки мозга или временных параметров звука, вызванный концентрацией внимания, происходит вдоль всего слухового пути, включая средний мозг[100] и слуховой нерв[101]. Механизм этого изменения, вероятно, заключается в модуляции усиления внешними волосковыми клетками уха за счет эфферентной системы. Вот почему мой муж не слышит меня, когда читает книгу.

Можно зарегистрировать реакцию нейронов, когда человек слышит одновременно два предложения, но знает, что должен обратить внимание лишь на одно из них. Ответ мозга на сочетание двух предложений лучше соответствует акустике нужного предложения, чем ненужного. Иными словами, концентрация внимания на первом предложении подавляет реакцию нейронов на столь же ясно высказанное, но контекстуально менее значимое второе предложение[102]. Контекст играет важную роль.

Звуковой разум работает совместно с лимбической, когнитивной, сенсорной и двигательной системами, чтобы максимально способствовать решению конкретной звуковой задачи. Наша звуковая задача сегодня может быть не такой, как завтра, и эта гибкость важна. Однако существуют люди, которые постоянно обращают внимание на звуковые детали. Эти эксперты по звуку помогают нам понять, как повторяющееся внимание к звуку в конкретные моменты времени переводит наш звуковой разум в новое, перманентно усиленное стандартное состояние.

Перманентное внимание: эксперты

Я не очень часто смотрю спортивные передачи. Вот, к примеру, баскетбол. Я имею только весьма общие представления о правилах игры. Я неспособна оценить бо́льшую часть происходящего на площадке, за исключением того, попал мяч в корзину или нет. Но если я слушаю комментатора, который, скорее всего, раньше сам был игроком, меня страшно удивляет все, что он рассказывает. Как будто он видит совершенно другую картину. Он описывает и анализирует подробности тактики защиты, зоны защиты, расчет времени, стратегию фолов и еще многие и многие нюансы, которые мне не видны, поскольку я не знаю, на что следует обращать внимание. Но поскольку комментатор знает, на что смотреть, он действительно видит другую картину. С другой стороны, я занимаюсь музыкой, которая настраивает меня на звуки инструментов, на которых я играю. И это позволяет мне оценить детали, которые обеспечивают мастерство исполнителя. Подобно баскетбольному комментатору, я выучила, на что нужно обращать внимание.

Эксперт по звуку может быть музыкантом, спортсменом, звукоинженером или дизайнером, говорить на двух языках и даже наблюдать за птицами или медитировать. Все мы эксперты в том языке, на котором говорим. У экспертов каждого типа внешние сигналы (звуки) формируют внутренние сигналы (электричество). Принципы обработки сигнала у слушателей-экспертов применимы ко всем нам. Просто у экспертов их легче выявить, вот почему эксперты могут многое рассказать нам о мозге. То, как наш мозг обрабатывает звук прямо сейчас, когда вы читаете эту книгу, через час, когда идете гулять с собакой, через неделю, когда садитесь в поезд, чтобы ехать на свадьбу к двоюродному брату, зависит от того, на какие звуки вы обращали внимание в прошлом. Звуковое обучение любого рода на протяжении всей жизни оказывает кумулятивный эффект на формирование мозга. Накопление звукового опыта изменяет наш мозг, а не просто обеспечивает одномоментный сдвиг внимания, позволяющий решить конкретную задачу. Чем более пристальное внимание мы уделяем какому-то занятию и чем больше времени ему посвящаем, тем в большей степени соответствующим образом изменяются кодирующие звук системы звукового разума.

Мы обучаемся тому, что нам интересно

Возможно, мы забыли уроки английского языка мисс Бертон в пятом классе, с бесконечным разбором предложений, поскольку это было скучно[103]. В большинстве случаев мы выучиваем то, что нас интересует. Когда мы пытаемся выучиться чему-то, нет более сильной мотивации, чем повышенный интерес. Будь вы совой, обучающейся находить жертву, или подростком, впервые перебирающим струны электрогитары, по мере осмысления этих конкретных звуков вы активируете центры вознаграждения в мозге. Сову волнуют ее охотничьи способности (от них зависит ее существование), а начинающий музыкант эмоционально вкладывается в игру.

Лимбическая система чрезвычайно сильно облегчает обучение, способствуя более быстрому и долгосрочному результату[104]. На самом деле, реорганизация слухового разума без этого невозможна[105]. Реорганизация тонотопических карт мозга может достигаться путем прямой стимуляции лимбической системы электрическим током, даже без тренировки. Совмещение какого-то звука со стимуляцией лимбической системы изменяет частотную карту слуховой коры, так что территория этого звука на карте увеличивается[106]. Во многом как стимуляция лимбической зоны способствует изменениям слухового пути, так и сам звук может возбуждать систему удовольствия, если означает для животного что-то важное[107]. Это в полном смысле дорога с двусторонним движением между чувствами и звуковым разумом.

Осознанная и неосознанная обработка звуков из окружающего мира

Однажды я сменила мелодию звонка в телефоне. И поначалу, когда телефон звонил, я его не слышала. Однако через несколько дней я стала понимать, что звонит мой телефон, даже когда он был в другой комнате.

Это простейший пример неосознанного обучения. Гораздо более сложный пример – известный случай HM, история молодого человека, страдавшего от эпилептических припадков. Чтобы избавиться от эпилепсии, он перенес хирургическую операцию на мозге, в процессе которой среди прочего у него был удален гиппокамп – важнейший узел памяти. Приступы прекратились, но у HM больше не формировались новые воспоминания. Он забывал людей и события, как только от них отвлекался. Однако если его просили выполнить какое-то задание, например нарисовать что-то в зеркальном отражении, он день ото дня справлялся с заданием все лучше и лучше, хотя на следующий день не помнил, что уже это делал[108]. Он обучался неосознанно.

Когда-то мы сознательно и внимательно тренировались управлять скользкими педалями и непослушным рулем. Теперь мы делаем все это неосознанно и ездим на велосипеде автоматически и без труда. Важные для нас звуки производят такое же превращение. Единовременно или на протяжении длительного периода слушающий мозг настраивает звуковой разум. Сначала слуховая кора – самая пластичная слуховая структура – изменяется так, чтобы совершать какую-то немедленную задачу. Но при постоянном внимании и повторении все структуры слухового пути в конечном итоге изменяются таким образом, что достигают нового стандартного состояния. Теперь ставшие важными сигналы (звук нашего музыкального инструмента, звук нашего языка, крики тренера с боковой линии, дриблинг баскетбольного мяча, звук нашего имени или новая мелодия звонка телефона) кодируются по степени значимости. Звуковой опыт оставляет след на звуковом разуме. Вам уже не нужно уделять внимание трудноуловимой связи между звуком и его значением, вы научились ее находить; теперь ваш мозг автоматически и бессознательно обрабатывает звук новым, эффективным и гораздо более быстрым способом. Наш слышащий мозг неявным образом накапливает звуковые образы на протяжении всей жизни, начиная с периода внутриутробного развития[109].

Чем больше вы что-то делаете, тем больше развиваются навыки звукового разума. Изменения, наблюдавшиеся у хорьков через несколько часов обучения, оказывают менее долгосрочное влияние на слышащий мозг, чем пожизненные занятия музыкой или владение вторым языком.

Как наш явный и неявный звуковой опыт превращается в память? Эфферентная система делает обучение возможным за счет изменения процесса обработки звука в мозге. Однако не все структуры подвергаются изменениям в одинаковой степени. В целом, чем ближе к периферии находится структура (ближе к уху, в нижней части нашей блок-схемы), тем медленнее она меняется и тем больше тренировок, практики и внимания это требует. После завершения обучения расширенная кортикальная карта может вернуться к прежнему состоянию (как было до тренировок). Это превращение происходит тогда, когда обучение переходит на новые стратегии, не требующие участия коры[110]. Однако в периферийных субкортикальных структурах результаты тренировок (переход к новому стандартному состоянию – память) обычно сохраняются дольше.

Рис. 3.5. Звуки нашей жизни формируют наш звуковой разум.

Таким образом, в то время как реорганизация коры вносит вклад в формирование кратковременных воспоминаний, долговременная слуховая память требует полной переустановки стандартного состояния звукового разума в целом. Эта переустановка затрагивает звуковые реакции на всем протяжении слухового пути от уха к мозгу. Иными словами, модифицированная обучением активность афферентного пути теперь сама является памятью. И в этом контексте каждая часть нашего слухового мозга хранит воспоминания о нашем звуковом опыте.

Обычно мы не осознаем тех чудес, которые происходят у нас в голове. Однако биологический подход позволяет лучше понять, как мозг формирует наш уникальный ответ на звук. Как баскетбольный комментатор и я видим на площадке разные события, так два любых человека не одинаково воспринимают одну и ту же звуковую картину. Каждый из нас со своим опытом и вниманием к звукам (в зависимости от языка, на котором мы говорим, музыки, которую исполняем, и важных для нашей жизни звуков) создает уникальную и автоматическую инфраструктуру для обработки звука[111].

Звук нас изменяет.

Глава 4

На пути к слушающему мозгу

Наука – поистине занятие для человека.

“Что происходит в мозге?” – этот вопрос раздается вновь и вновь. Он в центре всего, чем я занимаюсь. Биологические принципы звука в речи, музыке и здоровье трудно определить, если не иметь возможности измерить то, что происходит в мозге. Я потратила годы на поиски подходящего метода для анализа тонкостей обработки звука в нашем мозге.

Ученые стоят на узенькой доске и на протяжении десятилетий или поколений пытаются строить вокруг себя в попытках расширить кусочек пола, который надежно выдерживал бы наш вес. Какая-то доска может некоторое время казаться пригодной, но если она расшатается, наверное, ее стоит заменить другой, которая лучше соответствует известным фактам. Наука – поистине занятие для человека. Это скромная попытка слегка осветить гигантское темное пространство нашего незнания. Мое путешествие – доска, которую я хочу уложить, – заключается в том, чтобы открыть окошко, через которое мы бы увидели, как звук обрабатывается в мозге.

Научный прогресс – это не набор фактов. Он опирается на контекст и на людей. До нас – до публики – наука часто доходит в виде вырванных из контекста звуков или заголовков: “Ученые открыли, что сало полезно”. Прошлогоднее заявление о том, что сало вредно, забыто или объявлено ошибочным. Но “настоящая” наука продвигается не так. Наука действует путем медленного разрастания идей, выдержавших многочисленные проверки. Эти два исследования о сале вместе со многими другими предыдущими и будущими исследованиями складываются в разрастающийся массив доказательств, которые вкупе проливают свет на полезность и пищевую ценность соленого свиного жира. Ни одно исследование в отдельности не должно склонять нас к тому, чтобы объявить дело закрытым. Журналисты, а иногда и отдельные ученые, надеющиеся получить финансирование или заработать авторитет, стремятся представлять последние результаты, как будто они ответили на вопрос. Но какое бы удовлетворение ни приносила возможность поставить в деле последнюю точку, это очень вредно, когда люди делают выводы на основе небрежно представленных научных данных и при этом игнорируют несогласующуюся информацию.

Исторически сложилось, что наука о слухе концентрировалась на направлении от уха к мозгу. Вполне разумно начать с начала (от уха) и углублять понимание, постепенно укладывая доски, чтобы проанализировать, как звук прокладывает себе путь к мозгу и в мозге. По мере развития данного научного направления (и Brainvolts принимала участие в этом сдвиге динамики) мы начали осознавать, что система “ухо – мозг” – лишь часть более общей системы, включающей в себя многие другие отделы мозга.

Мне очень хочется знать, что происходит в мозге, чтобы представить себе, что происходит со звуковым разумом при жизни в звуковом мире. Моя задача – понять, как мы можем формировать свой звуковой разум, чтобы совершенствоваться в качестве музыкантов или спортсменов, чтобы лучше слышать самые разные звуки – от пения птиц до шепота любимых людей.

1. Я искала биологический метод, который мог бы выявить столь тонкие подробности обработки звука, что мы их даже не осознаем. Меня вдохновил эксперимент с гиппокампом (он важен для формирования новых воспоминаний). Фрайд с коллегами напрямую регистрировали сигналы гиппокампа, показывая людям набор изображений. Они обнаружили, что нейроны гиппокампа реагируют, когда участник эксперимента смотрел на изображение, которое уже видел раньше, но не помнил об этом[112]. Очевидно, мозг “знал” больше, чем осознавал человек. Меня интересовали слуховые аналоги таких ситуаций.

2. Я должна была понять, как звуковой разум обрабатывает такие компоненты звука, как высота, временная развертка, тембр…

3. Я должна была получать эту информацию, не требуя активного участия слушателя. Метод анализа звукового разума должен быть пригоден для работы с людьми, у которых возникают трудности с выполнением заданий, которые слишком молоды или больны, чтобы спокойно сидеть, или у которых есть языковые барьеры. Такой метод анализа звукового разума, который не позволяет обманывать систему. Мне нужен был универсальный подход, пригодный для всех.

4. Я искала метод, показывающий, как звуковой разум формируется в соответствии с опытом, таким как изучение иностранного языка, занятия музыкой или спортом, обучение чтению или пережитое повреждение мозга.

5. И самое главное, этот метод должен был улавливать обработку звука в мозге отдельного человека, чтобы показывать, как каждый слышит мир характерным для него уникальным образом.

Теперь я знаю, что метод “частотно-последовательной реакции” (frequency following response, FFR), позволяющий регистрировать реакцию мозга на звук, помогает пролить свет на все эти аспекты деятельности звукового разума. Я продолжаю использовать этот метод для ответа на наши вопросы (с фальстартами и тупиками на всем пути), чтобы превратить неизвестное в известное и теперешние вопросы – в исходную позицию для новых вопросов.

Наружные измерения внутренних сигналов

Если бы я сейчас разговаривала с вами, нейроны вашего слухового мозга производили бы электричество. Электрические ответы на звук, идущие к поверхности головы, совсем слабенькие, но их можно измерять с помощью электродов, размещенных на поверхности головы. Однако есть сложности. Мозг производит электрические сигналы в ответ не только на звук, но и на то, что мы видим, на состояние тела, когда мы сидим прямо, на сердечные сокращения и т. д. Кроме того, электрические поля создаются компьютером, электрическими розетками в стенах, нашим мобильным телефоном… Мы должны отделить слабенькие электрические реакции на звук от гораздо более сильной, но не имеющей отношения к нашей задаче электрической какофонии снаружи и внутри головы.

Нельзя ли устранить шум незвуковых электрических сигналов? Этого можно добиться, как минимум в первом приближении, путем усреднения сигналов. Идея заключается в том, что ответ на конкретный звук каждый раз при многократных повторениях этого звука происходит в строго определенное время. А электрический шум, исходящий от человека или внешних источников, появляется в разное время и при усреднении постепенно нивелируется. Постоянно жужжит компьютер, человек чешет нос, бьется сердце. Но на фоне всего этого продолжают раздаваться звуки. Компьютер, производящий звуки, производит их в строго заданные моменты времени, и реакции на звук происходят через строго одинаковый промежуток времени по отношению к началу звука. Таким образом, согласно этому подходу, любая мозговая активность, синхронизированная с интересующими нас звуками, вносит конструктивный вклад в окончательное усреднение. А несинхронизированные шумы (кашель, хруст суставов, потрескивание флуоресцентной лампы) смешиваются деструктивно и при достаточном количестве повторений суммарно нейтрализуются и приближаются к нулю. Когда влияние шумов достаточно ослаблено, мы имеем мгновенный снимок того, что звук “заставляет” делать мозг.

Не сдвигая электроды с поверхности головы, можно изменить звук и зарегистрировать активность других участков слуховых путей – от слухового нерва до коры. Погодите-ка! Если электрод не подсоединен напрямую к одной из слуховых структур, откуда мы знаем, что регистрируем активность ствола мозга, среднего мозга, таламуса, коры или какого-то другого участка? Выводы делаются на основании принципов работы слуховых путей, установленных при непосредственной записи активности конкретных участков; главным образом все сводится к скорости. Скорость, с которой нейроны способны синхронизироваться (возбуждаться совместно в ответ на компоненты звука), снижается по мере продвижения по лестнице от уха к мозгу. Одни слуховые структуры специализированы для реакции в пределах десятков секунд, другие – в пределах секунд, миллисекунд или микросекунд. В целом в коре все происходит медленнее, а в субкортикальных структурах – быстрее[113].

Узнаем, когда звук меняется: шаг 1

Ученые использовали тот факт, что мозг реагирует на изменение обычно предсказуемой последовательности сигналов – слуховых, зрительных или тактильных. Чтобы проверить реакцию на изменение звука, вы издаете повторяющийся звук и время от времени, скажем в 10 % случаев, заменяете его другим. Бип-бип-бип-бип-бип-бип-буп-бип-бип-бип. После “буп” наблюдается изменение записанной с поверхности головы электрической волны, что свидетельствует о том, что мозг обнаружил смену “бип” на “буп”. По-видимому, это важное и необходимое в практической жизни умение выработалось тогда, когда нашим самым древним предкам нужно было замечать изменения звукового ландшафта, чтобы распознавать потенциальные источники опасности (внезапное движение змеи на фоне стрекота сверчков). Поэтому стоит анализировать эту глубоко укоренившуюся в нас способность определять изменения звуков[114].

Наиболее широко известная реакция такого типа используется для получения информации даже в криминалистике. Происходит это приблизительно таким образом: предположим, было совершено убийство. Подозреваемых подключают к электродам и поочередно показывают им изображения разных видов оружия: пистолет, винтовку, монтировку, бутылку со стрихнином, охотничий нож, резак, молоток и др. Мозг невиновного подозреваемого, который не знает о преступлении, реагирует на все изображения одним и тем же физиологическим образом. Однако мозг виновного возбуждается иначе в ответ на изображение орудия, которое он использовал для совершения преступления[115].

В конце 1980-х годов я присутствовала на конференции в Венгрии, и мое внимание привлек финский нейробиолог Ристо Наатанен. Он также вдохновил меня когда-то, когда плавал в ледяных озерах Лапландии, на севере Финляндии, в то время как я стояла рядом в куртке и шапке. Через 20 минут он вынырнул переполненный энергией. В конце концов я тоже погрузилась в одно из таких озер, но лишь на несколько секунд и с однозначной целью немедленно занырнуть в находящуюся рядом сауну.

Ристо обнаружил, что можно регистрировать ответ мозга на изменение звуковой картины, даже если мы не обращаем внимания на это изменение. Он назвал этот ответ негативностью рассогласования (mismatch negativity, MMN)[116]. Эта уменьшающаяся на графике времени (поэтому “негативная”) мозговая волна возникает в том случае, когда звук не соответствует остальным звукам последовательности (поэтому “рассогласование”)[117]. Замечательно, что этот ответ возникает автоматически. Иными словами, он происходит без активного участия человека, слушающего звуки, которое до сих пор требовалось при анализе ответа на изменения звука. Напротив, участники этих экспериментов могли читать, смотреть видео, спать, дремать или по какой-то другой причине не обращать внимания на звуки. Этот ответ удовлетворял одному из моих требований; он мог быть получен пассивным путем. Активное участие слушателя не требовалось.

Изменения звуков легко уловить, если обращать на них внимание. Но меня интересовало: что, если сделать шаг вперед и измерять ответ мозга на такие изменения звука, которые нельзя заметить? Такие слабые вариации, которые трудно уловить, даже если постараться? Мы уже знаем, что у детей с речевыми проблемами возникают трудности с обработкой звука. Я подозревала, что, возможно, у них есть проблемы с восприятием нюансов, таких как тонкие различия между звуками речи. Как ребенок сообщит вам, какие звуки он может или не может различить? Маленький ребенок вряд ли объяснит, что он способен расслышать, даже если различия между звуками очевидны, не говоря уже о таких тончайших различиях на уровне миллисекунд, которые существуют в звуках речи. Но вдруг есть возможность по биологическим признакам узнать, какие вариации слышит или не слышит ребенок, не спрашивая его об этом напрямую?

Другой финский нейробиолог, Микко Самс (может быть, чрезвычайно долгие зимние ночи стимулируют осмысление звуков и интерес к ним у финнов), анализировал реакцию мозга на слабо различающиеся звуки – звук с частотой 1002 Гц по сравнению с 1000 Гц[118]. Метод MMN показал, что мозг способен уловить это различие в 0,2 %. Впрочем, приложив усилия и сконцентрировавшись, некоторые люди распознают эти близкие звуки. Поэтому в лаборатории Brainvolts мы придумали еще более трудную задачу. Реагирует ли слуховой мозг на такие слабые физические различия в звуках, которые человек неспособен выявить осознанно, даже если постарается? Для этого мы составили пары слогов с такими тончайшими акустическими различиями, что участники нашего исследования не могли их распознать. Но хотя они сами не различали звуки осознанно, их звуковой разум это делал, подобно тому как гиппокамп “помнил” виденные ранее изображения![119] Теперь у нас была реакция мозга, удовлетворявшая нашему второму условию: она отражала такие тонкие детали, которых мы не осознавали.

Измеряя негативность рассогласования, мы обнаружили, что мозг детей с речевыми нарушениями не различает минимально различающиеся звуки речи, которые узнает мозг обычного ребенка. Это показало, какая биологическая проблема возникает у таких детей. Мы предположили, что речевые проблемы, возможно, являются следствием неспособности связать тонкие звуковые нюансы речи с их смыслом. Если это так, развитию речи будет способствовать усиление обработки звука звуковым разумом.

Границы того, что различает или не различает наш мозг, не установлены раз и навсегда. Как в любой другой системе, тренировки позволяют расширять пределы возможностей. Возможно, не имея поначалу способности регистрировать различия между конкретными парами звуков, мы натренируемся их распознавать? Появляется или увеличивается негативность рассогласования по мере обучения? Аспирантка из лаборатории Brainvolts Келли Трембли занялась этим вопросом, тренируя людей слышать звуки, которых нет в их родном языке. Это были звуки, неразличимые поначалу для англоязычных слушателей, но легко различимые для людей, говорящих на других языках. Результат был однозначным: за счет тренировок мозг англоязычных людей начинал подавать признаки распознавания звуков задолго до того, как люди распознавали их осознанно[120].

Это заставило меня задуматься об использовании аналогичного подхода для работы с детьми с речевыми нарушениями. Меня вдохновляла возможность объективно наблюдать за прогрессом путем анализа звукового разума, чтобы понять, происходит ли правильная перестройка, даже если это еще не отражалось очевидным образом на поведении ребенка. Поскольку каждое утро я играю на пианино, мне хочется думать, что мой мозг обучается, даже если ноты звучат не лучше, чем вчера. Смею надеяться, что в конечном итоге мои пальцы догонят мозг.

Однако, хотя метод негативности рассогласования способствовал ходу моих рассуждений об обработке звука в мозге, в конечном итоге он оказался непригодным. Во-первых, интересовавшая нас электрическая активность легко перекрывается электрической активностью, связанной с морганием, мышечным напряжением или покашливанием. Когда я видела понижающуюся волну, я не всегда была уверена, что вижу реакцию на звук, а не на насморк, поскольку медленные волны MMN легко смешивались с другими электрическими сигналами. Brainvolts даже опубликовала статью под названием “Действительно ли это негативность рассогласования?”, посвященную стратегиям извлечения этой реакции из фонового шума[121]. Во-вторых, работа с негативностью рассогласования занимает много времени. Метод основан на явлении, происходящем в небольшом проценте случаев. Если лишь один из десяти звуков вызывает ответ, регистрация таких событий неизбежно занимает длительное время. Это непрактично и проблематично при работе с детьми и в таких клинических условиях, которые я себе представляла. В-третьих, поскольку MMN главным образом кортикальный ответ, связанный с медленной активностью мозга, он не отражает реакцию на многие быстрые компоненты звука. Мы видели только нервную волну, свидетельствовавшую о том, что мозг зафиксировал изменение звукового пространства. Это ничего не говорило о том, как мозг реагирует на многие (быстрые и медленные) компоненты в составе большинства звуков. Пришло время двигаться дальше.

Обработка компонентов звука: шаг 2

Примерно на стыке столетий я потихоньку начала модифицировать направление развития Brainvolts, что оказалось чрезвычайно важным для нашей работы. Мы продолжали измерять реакцию людей на звук с помощью приложенных к голове электродов, но в параллельной линии исследований мы измеряли активность слуховых структур мозга морских свинок. Мы продолжали следовать методологии, аналогичной той, которую я применяла в моих первых экспериментах с обучением кроликов. Пришло время связать прошлое с настоящим.

Аспиранты Дженна Каннингем, Синди Кинг, Брэд Уибл и Дэн Абрамс регистрировали активность кортикальных и субкортикальных структур мозга морских свинок. Используя звуки речи, они регистрировали превосходные и четкие реакции в среднем мозге, таламусе и слуховой коре, в том числе картины быстрой и медленной активности в каждой из этих структур. Но мы обнаружили кое-что еще. Одновременно с регистрацией сигналов из глубин мозга мы все время держали электрод на поверхности головы, чтобы связать то, что мы можем узнать по внутренней активности, с тем, что можно измерить снаружи. С помощью этого электрода, который мало отличался от тех, что мы использовали на людях, мы наблюдали достаточно четкое отображение компонентов звука, присутствующих в сложной звуковой волне! Как и ответы из среднего мозга и таламуса, эта регистрируемая на поверхности мозговая волна была достаточно содержательной, так что мы могли анализировать ее и определять, был ли это ответ на звук “ба” или “па”. Посмотрев на мозговую волну, мы отличали “а” от “у”. Метод оказался быстрым и удобным. Единственный ответ мозга на единственный звук речи, снятый с помощью электрода на поверхности головы, выявлял целый ряд независимых элементов биологической обработки звука, отчасти по той причине, что все важные для нас компоненты звука (высота, частотная модуляция, гармоники) были отражены в этом сигнале.

Мы обсуждали это в нашей группе, в том числе с моей давнишней коллегой Терезой Макги. Все согласились, что этот тип регистрации удовлетворял еще одному условию – он улавливал, как звуковой разум обрабатывает отдельные компоненты в составе звука с помощью богатой анатомической и физиологической инфраструктуры мозга. Я была готова окунуться в эту методику с головой.

Данная реакция мозга называется частотно-последовательной реакцией (FFR)[122]. Это не совсем новый метод (он был открыт в 1960-х годах)[123], но позднее выяснилось, что он может гораздо больше, чем просто сигнализировать об обнаружении звука (обычно лишь одного тона). Но даже в 1990-х годах, когда стали использовать более сложные звуки[124], метод применяли только для того, чтобы выяснить, как мозг обрабатывает основную частоту – лишь один из многих компонентов звуков, быстрых и медленных, которые составляют наш звуковой мир. Мы в Brainvolts предположили, что метод FFR позволяет анализировать обработку мозгом многих разнообразных нюансов, важных для осмысления звука. На самом деле реакция мозга настолько точна, что она физически напоминает ту звуковую волну, которая ее вызывает. В ответе мозга мы видим детальное отображение компонентов звука (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Звук попадает в уши через наушники. Электроды на поверхности головы регистрируют электрический ответ мозга. Мозговая волна похожа на звуковую волну. Она сообщает нам, насколько хорошо мозг обрабатывает разные компоненты звука. Микшерный пульт символизирует раздельную обработку всех компонентов звука.

Большинство реакций мозга на звук мало что сообщают о том, как мозг обрабатывает компоненты звука. Это сродни анализу липидов в крови. Высокий уровень холестерина статистически предсказывает риск атеросклероза. Однако ваш уровень холестерина не показывает реальную толщину стенок ваших артерий. Функциональный магнитный резонанс, а также многие нейрофизиологические проявления, такие как концентрация холестерина, помогают делать заключения относительно того, что может происходить в теле, однако они не позволяют делать это с такой точностью, как прямое изменение размера артериальных бляшек. Большинство физиологических реакций на звук не показывают, как высота, тембр, громкость и временные изменения работают совместно; они представляют собой лишь абстрактные холмы и пики. Но представьте себе, что ответ мозга на звук действительно похож на сам звук. А теперь представьте, что вы умеете напрямую определять, как каждый из нас обрабатывает эти компоненты специфическим образом. Именно это позволяет делать метод FFR. С его помощью мы избавляемся от стандартных для биологического анализа абстракций. Я не знаю других биологических реакций, которые столь точно отражали бы мозговые процессы, – таких фактически не существует.

При изучении осмысления звуков нашим звуковым разумом я, конечно же, хотела анализировать такие интересные звуки, как речь и музыка, аплодисменты, собачий лай и плач ребенка… И теперь все это стало вполне возможным (в отличие от раннего применения FFR лишь для улавливания основной частоты). Ответы на эти звуки – хорошо определенные сигналы, которые очевидным образом напоминают вызвавшую их речь, лай или плач и поэтому отражают точность, с которой мозг их кодирует.

Мы видим, насколько хорошо мозг работает с каждым компонентом звука. Эти компоненты обрабатываются не идентичным образом, как с помощью колесика громкости. Скорее представьте себе микшерный пульт, где настройка каждого компонента – это отдельная часть общей картины. Фейдеры такого микшерного пульта имитируют специфические успехи и трудности, характерные для некоторых групп людей и отдельных людей в зависимости от того, с каким багажом они родились и как проживают свою жизнь в мире звука.

Слушаем слушающий мозг – искусство и наука

Поскольку мозговая волна напоминает вызвавшую ее звуковую волну, мы способны буквально воспроизвести мозговой ответ на звук и услышать мозг (рис. 4.2). Мы в Brainvolts регистрировали реакции мозга на многие звуки, включая несколько нотных октав. Ответ мозга на каждую ноту можно изобразить на “мозговой клавиатуре”. Если “играть на мозге”, легко услышать, что каждый человек обрабатывает одну и ту же ноту специфическим только для него образом. Если вам любопытно, послушайте примеры озвученных мозговых волн на сайте Brainvolts. Иногда, когда я нахожусь на сцене с каким-нибудь музыкантом, очень интересно слушать интерпретацию “мозговой клавиатуры” виртуозом фортепианной игры.

Рис. 4.2. Микрофон превращает звуковую волну в электрический сигнал, который можно проиграть через колонку. Аналогичным образом, когда мы слышим звук, нейроны возбуждаются, создавая в мозге электрические сигналы, которые тоже можно проиграть через колонку. При озвучивании ответ в виде частоты после отклика очень напоминает тот самый звук, который вызвал этот ответ, только слегка приглушенный.

Еще один пример взаимодействия искусства и науки относится к случаю, когда я имела удовольствие работать с оперной певицей Рене Флеминг. Рене чрезвычайно эмоционально исполняла “Песню луне” из оперы Дворжака “Русалка”, а я слушала, сидя в задумчивости за фортепиано возле нее. Когда она закончила, мне потребовалось усилие, чтобы собраться с силами, встать и выйти в центр сцены, и какое-то время я не могла говорить – такова удивительная сила звука. Удачно, что как раз этим вечером я должна была объяснять, что происходит в мозге, когда нас волнует музыка.

Я приветствую искусство в науке. Когда я учу студентов и читаю лекции, я люблю использовать иллюстрации, чтобы с их помощью доносить научные идеи, подчеркивать красоту науки и давать нам ощущение чего-то большего, чем мы сами.

Рис. 4.3. Наука и искусство (около 1997). “Чем занимается мама” в исполнении моего сына-школьника.

Опыт

Когда мы пытались сообразить, как вычленить компоненты звука из FFR, чтобы изучать процесс обработки звука у детей с речевыми проблемами, меня невероятно порадовала статья Рави Кришнана. Он установил, что мозг людей, говорящих на китайском, прекрасно определяет высоту звука (по данным FFR), гораздо лучше, чем мозг англоязычных людей[125]. Звуковой мозг людей, говорящих на китайском, сдвигает фейдер чувствительности к высоте звука вверх, чтобы приспособиться к тональному аспекту их языка, которого нет в английском. Эта точная и специфичная для языка настройка укоренилась настолько глубоко, что мозг людей, говорящих на китайском, делает это во сне.

Понятно, что люди, говорящие на китайском, оттачивают свое искусство распознавания высоты звука на протяжении всей жизни, устанавливая связь между звуками и смыслом родного языка. Важно, что эти эксперименты выявили механизм: как обработка звука меняется с опытом. Рави не писал о каком-то туманном “включении” того или иного участка мозга. Он не следил за уровнем насыщения мозга кислородом, за общими негативными отклонениями формы волн или просто за реакцией на начало звукового сигнала. Он описал кодирование в мозге одного конкретного компонента звука: было однозначно продемонстрировано различие в определении высоты звука двумя группами слушателей. Иными словами, FFR явно отражал то, что происходит в звуковом разуме; в ответе мозга был этот компонент звука.

Если люди, говорящие на китайском, превосходно отслеживают высоту звука на протяжении длительности слога (порядка 200 мс, что много для речи), дети с речевыми нарушениями испытывают трудности при обработке быстрых элементов, таких как переход согласных звуков в гласные (ЧМ, длящиеся в разы меньше). Является ли метод FFR настолько мощным, чтобы выявить этот компонент звука? А все компоненты звуков речи? Поскольку FFR имеет субкортикальную основу, ответ на эти вопросы положительный. Метод FFR не ограничен скоростными пределами, сокращающими применимость MMN, в основном связанного с активностью коры, или еще более медленного метода функциональной магнитно-резонансной томографии.

Чтобы выйти за пределы обработки высоты звука, лаборатории Brainvolts пришлось потрудиться. Использование FFR в качестве меры высоты (основной частоты) уже стало обычным делом, но никто еще не задумывался о том, чтобы проанализировать такие компоненты, как ЧМ и гармоники. К счастью, между анализом самого звука и анализом физиологического ответа на этот звук существует достаточно прямой путь, особенно, как мы видели, когда между ними существует такое очевидное сходство. Техника извлечения частотных модуляций, гармоник и временной развертки, а также количественной оценки уровня шума уже была хорошо известна в мире обработки сигналов. Нам нужно было лишь применить ее к физиологии. Это заставило нашу научную группу изучить эти методы и применить их для анализа сигналов нового типа, чтобы вскрыть возможности FFR, устанавливая на микшерный пульт дополнительные фейдеры. С годами мы усовершенствовали эти процессы и опубликовали инструкции[126] с подробным описанием. Стало возможным сравнивать сигналы внутри головы (мозговые волны) с сигналами снаружи (со звуковыми волнами). Для меня было очень важно, что мы можем измерять мозговые волны, которые достаточно близко соответствуют звуковым волнам, так что становятся видны параллели. Эта точность была вполне сравнима с точностью моих ранних экспериментов с микроэлектродами и кроликами или экспериментов Синди, Дженны, Брэда и Дэна с морскими свинками (и даже превышала ее). Появилась возможность – основанная на звуках и сигналах – держать палец на пульсе слуховой обработки у людей.

Метод FFR показывает, что происходит с нашим слышащим мозгом в результате звукового опыта. Brainvolts первой заинтересовалась влиянием опыта и различных нарушений на обработку компонентов звука. Это позволило понять, как жизнь в мире звука изменяет наш изначальный физиологический ответ на специфические компоненты звукового окружения. Сравнение с микшерным пультом дает возможность понять слабые и сильные места, которые имеются у разных групп людей, а также оценить влияние жизненного опыта на обработку звука.

Важно, что реакция каждого человека на звук уникальна. Эти тонкие различия между отдельными людьми теперь можно измерять, видеть и даже слышать. Звуковую историю каждого человека можно рассказать на основании его реакции на звук – биологического отпечатка этой истории.

Моментальный снимок и центр обработки звука

Если слуховую систему воспринимать как иерархическую последовательность процессов от уха к мозгу, трудно вообразить, что центром обширной, распределенной и двунаправленной системы является средний мозг (откуда в основном приходят сигналы FFR). При таком рассмотрении средний мозг – лишь одна из станций на пути обработки звука при его прохождении от уха к мозгу.

Концептуальный прорыв, которому способствовала работа лаборатории Brainvolts, заключался в том, чтобы начать воспринимать средний мозг в качестве центра, а не простого звена в цепи обработки звука при продвижении от уха к мозгу (рис. 4.4). Слуховой путь – это петля, и субкортикальные слуховые центры – не просто проводные каналы, по которым проходит звук. Слуховой средний мозг – ядро наших когнитивных, сенсорных, двигательных сетей и сетей вознаграждения – находится в самом сердце этой постоянно развивающейся, распределенной нейронной инфраструктуры обработки звука.

Идея о том, что в среднем мозге могли бы обнаружиться сложные аспекты обработки звука, не привлекала достаточного внимания отчасти из-за широкого внедрения технологий визуализации мозга, таких как функциональная МРТ. Визуализация мозга идеально подходит для обнаружения кортикальной активности (и при этом радует глаз) и тем самым подкрепляет представление, что для понимания процесса осмысления звука нужно концентрировать внимание на коре. Метод FFR, позволяющий с удивительной точностью анализировать обработку звука в субкортикальных структурах, предоставляет моментальный снимок активности всей сети обработки звука целиком и полностью, то есть выявляет наш звуковой разум. Иными словами, если у вас болит спина, эта боль может быть связана с проблемой в колене. Аналогичным образом, хотя главным источником сигналов FFR является средний мозг, их не следует интерпретировать в качестве “ответа среднего мозга”. Средний мозг находится в центре всей активности.

Рис. 4.4. Обучение способствует созданию гибкой слуховой системы. Быстрые изменения обработки звука для удовлетворения текущих нужд происходят в эфферентных путях (показаны темным цветом) и в конечном итоге оказывают перманентное действие на афферентные слуховые пути (светлые), что приводит к новому устойчивому состоянию. Именно так накапливаются звуковые воспоминания.

В нейробиологии и философии сейчас обсуждается так называемая проблема связывания. Она сводится к вопросу о том, как мозг координирует все входящие сигналы (зрительные образы, звуки, запахи, вкусовые и тактильные ощущения) и под действием жизненного опыта связывает их в единое целое[127]. Как сочетание постоянно накапливающихся сенсорных сигналов дает понять: “Это звонит мой телефон” или “Это мой брат подъезжает к дому”? Как создается необходимая целостная картина? Каким-то образом мозг собирает информацию и “связывает” ее в единую картину восприятия.

В. С. Рамачандран описывает эксперименты, которые “очевидным образом противоречат теории о том, что мозг состоит из набора автономных модулей, действующих как цепочка рабочих”. А Йен Макгилкрист комментирует: “Опыт – это не просто соединение на самом верхнем уровне… Восприятие возникает в результате многократного отражения сигналов между разными уровнями сенсорной иерархии и даже между разными чувствами”[128]. Значительная часть работы по соединению модульных элементов функционирования мозга осуществляется на субкортикальном уровне[129]. Слуховой средний мозг имеет прекрасный доступ к информации от других органов чувств, а также к лимбическим и когнитивным сигналам из всех уголков нашего распределенного сетевого мозга. Это знание заучивается и становится автоматическим. И поэтому вполне вероятно, что с помощью метода FFR удастся показать, как мозг связывает воедино многие аспекты слуха.

Мы знаем, что присвоение звукам смысла – обучение – вызывает изменения в обработке звука. Сначала мы обнаруживаем, что звук имеет смысл, а затем настраиваем слуховую систему, чтобы обрабатывать этот звук более эффективно. Специфические центры мозга – как слуховые, так и другие – совместно определяют характеристики стандартного ответа среднего мозга. Таким образом, FFR отражает активность далеко не только одной структуры слуховой системы[130]. Вспомните, что слышащий мозг обширен. Все специфические мозговые центры внутри и вне слуховых путей вносят свой вклад, но действуют они совместно и в контексте еще более широких нейронных сетей. Метод FFR обеспечивает функциональное видение процесса обработки звука в мозге. Он дает моментальный снимок того, насколько хорошо весь звуковой разум кодирует компоненты звука.

Поиски подходящего биологического метода изучения обработки звука сыграли роль в эволюции моих представлений о слышащем мозге. Они помогли мне заметить процесс обработки звука за пределами отдельных мозговых центров, соединенных в конвейер. Они позволили оценить обширность слышащего мозга с его сенсорными, когнитивными и двигательными сетями и системой вознаграждения, а также рассуждать о нашей жизни в мире звука в более общем плане[131]. Возможно, эта скрытая от посторонних глаз история научного поиска в одной лаборатории помогает понять, как ученые пытаются выстругать достаточно прочные доски, чтобы застелить крепкий пол. Наш опыт помогает нам собрать воедино то, что мы уже знаем, сформулировать, чего мы еще не знаем, и нацелиться на то, что мы стремимся понять о звуковом разуме.

Часть II

Наше звуковое “я”

Глава 5

Музыка – это джекпот: чувствуем, мыслим, движемся, ощущаем

Если играть приятно, то и звучать будет приятно.

Сальваторе Спина

Мозг музыканта

Врач, присутствовавший на вскрытии тела Бетховена, отметил, что “извилин в его мозге было вдвое больше, а борозды – вдвое глубже, чем в обычном мозге”. У Шумана дела обстояли не так хорошо; его врач отметил “значительную атрофию всего мозга”[132].

В начале 1900-х годов немецкий врач Зигмунд Ауэрбах предпринял более систематическое исследование структур мозга музыкантов. В отличие от некоторых рекомендаций из переходной эры в развитии медицины в начале XX века, среди которых усиленное потребление винограда для излечения от рака[133] или пересадка козлиных яичек мужчинам в целях избавления от импотенции, работа Ауэрбаха опиралась на научный метод. Он сообщал, что мозг знаменитых музыкантов, исследованный после их смерти, был крупнее в области височных долей, частично включающих слуховую кору, чем у людей, не занимающихся музыкой[134]. Ауэрбах, который также внес вклад в лечение больных с эпилепсией и опухолями мозга, считал, что эти отделы мозга важны для музыкальных способностей. Это вызвало целый ряд исследований, которые показали, что мозг музыкантов действительно по структуре отличается от мозга немузыкантов. Структурные различия есть в слуховой коре[135], соматосенсорной коре[136], моторной коре[137], мозолистом теле[138], мозжечке[139], а также в белом веществе коры[140] и проводящих трактах, соединяющих субкортикальные и кортикальные отделы мозга[141].

Мы не знаем, каким образом удивительные извилины Бетховена или какие-то другие особенности структуры мозга влияют на то, как работает мозг музыкантов. Гораздо важнее не структурные, а функциональные особенности. В коре музыкантов возникает более сильный ответ на звуки музыкальных инструментов, чем у людей, не занимающихся музыкой[142]. Мозг музыкантов лучше регистрирует изменение звуковой картины, диссонирующие или плохо настроенные аккорды[143]. Мозг рок-гитаристов мощно отвечает на пауэр-аккорды[144]. Некоторые компоненты звука (особенно гармоники, временная развертка и ЧМ) в мозге у музыкантов усиливаются, о чем мы подробнее поговорим позднее[145].

Музыка активирует чувствующий, ощущающий, движущий и думающий мозг

Звуковой разум обширен и включает в себя когнитивные, двигательные, сенсорные сети и систему вознаграждения[146]. Музыка делает фантастическую работу, вовлекая эти системы и обеспечивая эффективные пути для обучения посредством звука (рис. 5.1).

Сенсорное восприятие: слух

Занятие музыкой изменяет исходную автоматическую реакцию звукового разума на звук, наше главное слуховое “я”. Занятия музыкой заставляют нас особым образом настраивать мозг на окружающий звуковой мир.

Мари Терваниеми одной из первых продемонстрировала различия в нейронной обработке звуков у музыкантов и немузыкантов, а также у разных музыкантов[147]. Если вы несколько раз проигрываете слушателям мелодию из пяти нот (дидл-дидл-ди, дидл-дидл-ди), а затем внезапно меняете мелодию (дидл-дудл-дии), мозг замечает это и сообщает об этом изменении сигналом MMN (негативностью рассогласования), даже если слушатели не знают этих мелодий. Мари обнаружила, что ответ на новую мелодию у музыкантов сильнее, чем у немузыкантов[148]. Она также показала, что у музыкантов усиленная реакция мозга наблюдается при изменении высоты, тембра, длительности, интенсивности, резкости, местоположения источника звука и гармонических правил[149].

Рис. 5.1. Музыка – это джекпот, ведь ее звуки активизируют сенсорные, когнитивные и двигательные функции, а также систему вознаграждения.

Гармоники, временная развертка и ЧМ являются главными “признаками музыканта” в ответе мозга на звук (см. рис. 5.2). Занятия музыкой усиливают звуковой разум с годами и на протяжении всей жизни[150]. Важно, что занятия музыкой меняют ответ мозга не только на музыку, но и на звук в целом, в частности на речь.

Теперь пришло время обсудить два вопроса о мозге музыкантов, которые мне часто задают. Первый вопрос: “Кто такой музыкант?” Если мы хотим понять, сколько нужно заниматься музыкой, чтобы повлиять на звуковой разум, ответ такой: музыкант – это человек, который занимается музыкой регулярно. Музыкант – необязательно профессионал. “Регулярно” может означать лишь по полчаса несколько раз в неделю.

Рис. 5.2. Занятия музыкой улучшают обработку звука в мозге. Эта особенность усиливается на протяжении жизни.

Кроме того, меня спрашивают: “Важно ли, на каком инструменте играть?” Ответ на этот вопрос – и да и нет. Нет, поскольку признаки усиленной обработки временных показателей, гармоник и ЧМ наблюдаются вне зависимости от того, на каком инструменте вы играете, в том числе если вы поете. Да, поскольку звуки вашего инструмента наиболее хорошо обрабатываются вашим звуковым разумом. Визуализация мозга скрипачей и трубачей показывает, что слуховая кора музыкантов каждой группы преимущественно кодирует звук их инструмента[151]. Этот результат был воспроизведен при сравнении скрипачей и флейтистов[152] и распространен на обработку компонентов звука в среднем мозге, как показано на рис. 5.3[153]. Иными словами, звук фортепиано усилен у пианистов, звук фагота – у фаготистов и т. д. Более того, дирижеры отличаются исключительной способностью определять местоположение источников звука, находящихся в любом углу комнаты[154].

Рис. 5.3. Слуховой мозг музыкантов исключительно хорошо реагирует на звук их инструмента.

Сенсорное восприятие: слух и зрение

Когда исполняешь музыку, связь зрения со слухом очень важна – для контакта с другими членами музыкального коллектива, следования указаниям дирижера или чтения нот. Занятия музыкой усиливают обработку зрительных сигналов и особенно обработку комбинированных зрительно-слуховых сигналов.

Университетские барабанные оркестры состоят из ударников, исполнителей на духовых инструментах и знаменосцев. Последние не исполняют музыку, но выполняют замысловатые движения флажками, винтовками, жезлами и саблями, обеспечивая синхронную зрительную картину, дополняющую музыкальное представление. Они тренируются подбрасывать, а потом ловить вращающийся флажок через определенное время и определенное количество оборотов. И делают это синхронно с десятками других участников. Логично ожидать, что такие люди особенно успешно выполняют задания на зрительные навыки, но это не так. Зрительные способности знаменосцев из лучших оркестров не так хороши, как у двух групп музыкантов, особенно у ударников[155]. Похоже, что зрительные ритмические навыки совершенствуются за годы музыкальных занятий в большей степени, чем за счет активности, требующей непосредственного зрительного внимания.

Когда человек слышит звук музыкального инструмента, например виолончели, его слуховой мозг производит электрический сигнал, напоминающий звук виолончели, что можно увидеть с помощью FFR. Ответ музыкантов несколько быстрее, богаче и сильнее вне зависимости от того, слышен ли только звук, или звук сопровождается наблюдением за человеком, играющим на виолончели. Различия между музыкантами и немузыкантами усиливаются при добавлении зрительных сигналов[156], что позволяет предположить, что связь между слуховой и зрительной системами в ходе занятий музыкой тонко настраивает зрительно-слуховые способности. Это открытие было описано в первой публикации Brainvolts о влиянии музыкального опыта на звуковой разум. Хотя нас не удивило, что у музыкантов проявляется более сильный зрительно-слуховой ответ на музыку, неожиданным оказалось, что это усиление также проявлялось в ответе на речь. Аналогично ситуации с виолончелью, это проявлялось, когда звук голоса сопровождался изображением говорящего человека.

В этой работе нашему финскому коллеге и гитаристу Микко Самсу помогала Габриэла Музачча, которая играет на трубе. Теперь у Габриэлы собственная лаборатория, а еще она организовала в Нью-Йорке программу обучения маленьких детей игре на барабане.

Движение: слух и двигательная активность

“Следи за своими пальцами, – говорит (вновь и вновь) мой преподаватель музыки. – Когда твои руки движутся легко и точно, музыка лучше звучит”.

Роберт Дзаторре – один из самых активных и авторитетных ученых, изучающих влияние музыкального опыта на нервную систему. Его научная группа обнаружила, что моторная кора активна, даже когда мы слушаем музыку, не выполняя движений[157]. А у музыкантов двигательная система активируется, даже если они только думают об игре[158]. Это указывает на тесную связь между слуховой и двигательной системами, особенно у людей, занимающихся музыкой.

Правши, которые пишут, чистят зубы и выполняют всякие другие движения в каждодневной жизни правой рукой, в конечном итоге имеют асимметричную карту моторной коры[159]. В частности, левая моторная кора, контролирующая правую руку, просто сильнее развита. Обратная ситуация справедлива для левшей. Однако у профессиональных клавишников, выработавших хорошо отточенные движения обеих рук, карты двигательных отделов мозга симметричны, что вызвано расширением карты, контролирующей движения недоминантной руки[160].

В отличие от исполнителей на клавишных инструментах, у скрипачей и других струнников двигательная система вовлекается в игру явно несимметричным образом. По сравнению с правой рукой левая рука скрипача должна быть чрезвычайно ловкой (“правой”!). Скрипач должен уметь делать быстрые и независимые движения пальцами в правильных местах правильных струн, чтобы играть правильные ноты. Правая рука, конечно же, тоже активна, но в ее движениях не требуется такая точность и независимость пальцев. Таким образом, мы имеем идеальную для исследователя ситуацию: внутрисубъектный контроль. Мы можем проанализировать моторную и соматосенсорную карты, соответствующие пальцам правой и левой руки одного и того же скрипача. Действительно, у скрипачей расширяются отделы коры, контролирующие движения пальцев левой руки, присваивая себе мозговые владения, обычно числящиеся за ладонью. Такого расширения территории не обнаружено в участках, контролирующих пальцы правой руки[161]. Кроме того, степень расширения территории пальцев левой руки коррелирует с длительностью музыкальной деятельности, что, вероятно, опровергает гипотезу о существовании генетически предопределенной, чрезвычайно обширной карты пальцев левой руки еще до начала занятий музыкой.

Занятия музыкой в некотором смысле эквивалентны тренировке по стрельбе, когда попадание по мишени создает желаемый звук. Нужно сравнивать звук, которого вы добиваетесь, с тем, который получается в реальности. Практика заключается в координации ваших движений с ритмическими характеристиками звукового окружения, будь то метроном или другие люди. Звук и движение сливаются в невербальной форме мышления и знания. И мы это видим в мозге.

Чувства: слух и вознаграждение

Иногда бывает, что я встаю по утрам в не очень радостном настроении. Однако игра на пианино, даже в течение нескольких минут, взбадривает меня. И к тому моменту, когда я сажусь на велосипед, чтобы ехать на работу, мне становится лучше.

Музыку называют языком эмоций[162]. Один из самых первых способов общения между родителями и маленькими детьми – это песни. Существует обширная и убедительная научная литература, подтверждающая связь между музыкой и эмоциями. Например, эмоциональные реакции сопровождаются некоторыми физиологическими реакциями, такими как изменения электропроводности кожи (пот), выражения лица, частоты сердцебиений, кровяного давления, частоты дыхания и температуры кожи. Музыка способна вызывать все эти реакции[163].

Музыка активирует мозговой цикл вознаграждения. Центры эмоциональных реакций мозга сконцентрированы в лимбической системе, включающей в себя миндалевидное тело, прилежащее ядро и хвостатое ядро[164]. Эмоции, вызываемые приятной музыкой, активируют те же отделы мозга, которые реагируют на пищу, секс, деньги и наркотики[165]. В ходе исследования, которое я нахожу особенно интересным, группа Дзатторе обнаружила, что в предвкушении кульминации музыкального произведения в подотделах лимбической системы выделяется дофамин, как и непосредственно во время самой кульминации[166]. Не только сама музыка, но и ее предвкушение вызывают эмоции. Я думаю, это сродни той реакции, когда мы находимся вне дома и думаем о нем. Музыка создает гармоническое напряжение и порой уводит нас далеко, но в конечном итоге напряжение разрешается, возвращая нас домой. В другом исследовании связи эмоций и музыки людей просили прослушать незнакомые музыкальные пьесы, а затем оценить, сколько они готовы заплатить, чтобы услышать конкретную мелодию вновь. Сумму, которую они готовы были заплатить, можно было предсказать по степени активации лимбической системы при первом прослушивании[167].

Некоторые люди активно выражают нелюбовь к музыке или в лучшем случае относятся к ней совершенно нейтрально. Это состояние называют музыкальной ангедонией (отсутствие удовольствия от музыки). У таких людей типичные реакции на секс, пищу, наркотики и деньги, то есть у них нет депрессии или какого-то другого состояния, вызывающего выраженное эмоциональное безразличие, им не нравится именно музыка. Это безразличие основано на отсутствии физиологических реакций на музыку, таких как изменение проводимости кожи и частоты сердцебиений, сопровождающих приятные эмоции[168]. У людей с музыкальной ангедонией при прослушивании музыки активность лимбической системы снижается, однако при азартных играх на деньги наблюдается типичный уровень активации[169].

Еще до того, как мы воспринимаем произносимые слова, мы реагируем на голос людей, к которым эмоционально привязаны. Это связано с тем, что со временем у нас установилась связь между звуком и (эмоциональным) значением. В Brainvolts мы заинтересовались, не является ли звуковой разум музыкантов более чувствительным к эмоциональным звукам, таким как детский плач. Мы выяснили, что музыканты в большей степени настроены на эмоционально насыщенные гармонические компоненты плача, тогда как немузыканты используют нервную энергию на регистрацию высоты голоса (основной частоты), реагируя на этот компонент звука сильнее, чем музыканты[170]. Напротив, музыканты “сохраняют” нервную энергию и активно реагируют только на самую значимую составляющую плача (рис. 5.4), которая сообщает, нуждается ли ребенок в маме, или лучше для обоих дать ему немного поплакать.

Рис. 5.4. Слуховая обработка эмоционального звука. Мозг немузыканта концентрируется на основной частоте, мозг музыканта подхватывает гармоническое содержание.

Мышление: память и внимание

Я очень многому научилась у своих детей. Мой средний сын, которому теперь уже больше тридцати, замечательный пианист. Когда ему было лет семь, я обратила внимание, что он играет музыкальную пьесу, над которой он тогда работал, без нот, и сказала: “Это чудесно, мой дорогой, что у тебя эта пьеса уже от зубов отскакивает!” Не пропустив ни ноты, он ответил: “Не от зубов, мам, а от мозга”. Туше.

Чтобы музыка отскакивала от зубов (ну то есть от мозга), требуется концентрация внимания и память. Нужно запоминать звуковой рисунок, ноты, расстановку пальцев, названия нот, музыкальные термины и закономерности (тональности, модуляции, темы, гармонические связи). Память позволяет подхватывать мелодию и исполнять ее с любого места или играть наизусть. Также требуется внимание. Внимание нужно, чтобы слушать издаваемый вами звук и при необходимости немедленно его корректировать; соответствовать темпу и динамике при игре в коллективе; сосредоточиться на партитуре; отсеивать отвлекающие звуки; обращать внимание на пальцы, смычок, мундштук и контроль дыхания; а также выдерживать долгие репетиции.

Занятия музыкой тренируют внимание и память. И, как и любой другой навык, тренировка приводит к совершенствованию. Таким образом, резонно предполагать, что занятия музыкой могут быть упражнением, усиливающим эти когнитивные способности.

Когда вы читаете эту книгу, способность ее понимать основывается на вашей рабочей памяти. Вы должны помнить, что только что прочли, чтобы осмыслить то, что читаете в настоящий момент. Когда вы разговариваете с кем-нибудь, вы должны “следить за разговором”, иначе общение не будет плодотворным. Рабочая память делает все это возможным. Оценка слуховой рабочей памяти обычно заключается в повторении набора слов с какими-то изменениями, например, прослушав перечень животных, вам нужно повторить только названия млекопитающих или перестроить список каким-либо специфическим образом.

Когда музыкант пытается выучить музыкальную фразу (глядя в ноты, слушая чужое исполнение вживую или в записи), важно, чтобы он удерживал в голове некую модель звука, к которой он хочет приблизиться, по мере того как он учится совершать необходимые физические движения, чтобы сыграть эту фразу. В общем, музыканты превосходят немузыкантов в целом ряде заданий по вербальной памяти[171], рабочей памяти[172] и узнаванию последовательностей (рис. 5.5)[173].

По части внимания музыканты тоже обычно проявляют себя лучше, чем немузыканты[174]. Часто в заданиях нужно быстро переключаться с одной задачи на другую или реагировать на конкретный звук, отсеивая при этом отвлекающие звуки. Иногда, например, требуется сконцентрироваться на одном ораторе и не обращать внимания на говорящих одновременно с ним других людей.

Рис. 5.5. В течение всей жизни музыканты превосходят немузыкантов по слуховому вниманию и рабочей памяти.

Во многих исследованиях была выявлена предпочтительная активация участков мозга, ответственных за эти функции, у музыкантов по сравнению с немузыкантами[175]. Слуховое внимание и рабочая память, неразрывно связанные со звуковым разумом, систематически коррелируют с биологическими показателями обработки ключевых компонентов звука[176].

Мышление: творчество

Импровизация – дитя творчества. Музыкант и врач Чарльз Лимб анализировал работу мозга музыкантов, пока они импровизировали на музыкальной клавиатуре, находясь внутри сканнера для МРТ. Он обнаружил снижение активности обширных областей фронтальной коры[177]. Эти области обычно отвечают за контроль наших действий, в том числе за правильность поведения. Музыкальная импровизация требует освобождения от осознанного контроля. Однако она также основана на часах и часах обдуманной и осознанной предварительной практики. Херби Хэнкок[178] говорит, что его жизненный опыт определяет выбор, который он делает в своих музыкальных композициях, но замечает, что то, “как это выражается, часто является полной неожиданностью”[179].

Занятия музыкой, очевидно, один из лучших способов усилить когнитивные способности, такие как внимание, рабочая память и творчество. Замечательно, что это улучшение проявляется не только в музыке, но переносится и на другую деятельность, в первую очередь на речь.

Музыкальная медицина

В книге “Лечащие песни”[180] Тед Джойя рассказывает о французских монахах-бенедиктинцах, здоровье которых ухудшилось после того, как по указу Второго Ватиканского собора им было запрещено исполнять песнопения. Они стали апатичными, раздражительными и испытывали хроническую усталость. Их физическое здоровье тоже пострадало, и количество заболеваний стремительно возросло. Когда пение возобновилось, здоровье и самочувствие монахов восстановились.

Непроизвольный двигательный тик при синдроме Туретта может подавляться при занятиях музыкой[181]. Оливер Сакс рассказывал о наблюдениях за группой барабанщиков, состоявшей из людей с синдромом Туретта. После довольно хаотичного начала непроизвольные и несинхронные движения участников в конечном итоге слились в координированном ритме, как будто их нервные системы связались между собой[182]. Исполнитель музыки кантри Мел Тиллис заикается, когда говорит, но не когда поет.

Все эти истории указывают на связь между музыкой и здоровьем (как ментальным, так и физическим), и эта связь прослеживается с древнейших времен до наших дней[183]. Музыка в медицине – это гигантская тема, выходящая далеко за рамки повествования данной книги. Музыка все сильнее внедряется в медицинский мейнстрим[184]. Ее применяют при лечении пациентов с травмами мозга[185], для снижения уровня стресса у жертв военных действий и катастроф[186], а также стресса, сопровождающего неизлечимые заболевания[187]. Музыка может ослаблять потерю памяти при деменции[188]. Она может усиливать речевые навыки у детей с аутизмом[189] и у других детей с отставанием развития речи или с трудностями при чтении[190]. Музыка – эффективное лечение при двигательных нарушениях, таких как болезнь Паркинсона[191] и инсульт[192], а также при нарушениях дыхания, глотания и речи[193]. Музыка помогает тренировать детей с потерей слуха лучше понимать речь и использовать просодические средства языка при разговоре[194]. Эти столь разные приложения суммированы на логотипе (рис. 5.6) конференции по музыкальной медицине, недавно прошедшей в Северо-Западном университете; материалы в полном объеме вы можете найти на сайте Brainvolts.

Рис. 5.6. Логотип конференции по музыкальной медицине, проходившей в Северо-Западном университете в 2018 г.

Музыкальная медицина обращена к связи нашего звукового разума с тем, как мы двигаемся, думаем, как и что мы чувствуем. Посредством особых взаимодействий между звуковым мозгом и этими жизненно важными мозговыми функциями музыка способна оказывать мощное лечебное действие. Музыка – еще не полностью раскрытый ресурс с гигантским потенциалом применения для здравоохранения. И в центре этого ресурса находится звуковой разум.

Глава 6

Ритм: снаружи и внутри головы

Если звук теряет время, он теряет смысл.

Мой муж каждый вечер читает мне перед сном. Наш плюшевый мишка Геркулес лежит между нами и тоже слушает, и это очень важный момент дня и его чудесное завершение. Мы специально выбираем какую-то знакомую книгу (часто это многократно читанная детская классика Э. Б. Уайта или что-то из серии про Гарри Поттера), так что я не боюсь пропустить нечто важное, когда начинаю засыпать. Я заметила, что через некоторое время (может быть, всего через несколько минут, если я особенно устала), смысл слов постепенно скрывается за звуком. Я начинаю слышать звуки и ритм, а не историю и слова, и усиление и ослабление интонации и игра ударений становится успокаивающим, убаюкивающим, ценнейшим опытом, который умиротворяет и восстанавливает меня после долгого дня.

Почему мы обращаем внимание на ритм? Он связывает нас с миром. Он важен для слушания, для языка, для понимания речи в шумных местах, для ходьбы и даже для наших чувств к другим людям.

Ритм – гораздо больше, чем элемент музыки. Тем не менее, наверное, музыка – это первое, что приходит в голову, когда мы слышим слово ритм: ударники, джаз, рок-н-ролл, движущиеся оркестры, уличные актеры с деревянными ложками и двадцатилитровыми ведрами, кружки барабанщиков, тактовый размер, два притопа – три прихлопа, we will, we will rock you, приключения на танцплощадке, битбокс[195], заклинания, мантры и молитвы. Кроме как в музыке, мы переживаем ритм в смене времен года. У некоторых из нас есть менструальный цикл. У нас есть циркадный ритм – суточный цикл всплесков и падений мыслительной и физической активности. Лягушки ритмично квакают, привлекая партнеров для спаривания, и изменяют ритм звука, чтобы сообщить об опасности. Приливы и отливы, семнадцатилетние цикады[196], фазы Луны, перигеи и апогеи – это тоже природные ритмы. Ритмы, созданные человеком, слышны в построенном нами мире: череда городских кварталов, светофоры, посевы и сбор урожая, стрижка газона бейсбольного поля, плитка на стенах кухни, пространственные рисунки в геометрических инсталляциях.

Поддержание ритма для некоторых из нас – почти биологический императив. Мой муж-музыкант может прийти в бешенство, если мы вместе играем и я останавливаюсь посредине пьесы. Ему необходимо поддерживать ритм. У меня проявляется двигательная версия этого принципа во время походов в горы. Мне нужно продолжать движение вне зависимости от того, насколько я устала: одна нога за другой, даже если я еле передвигаюсь, иначе жизненная энергия просто вытекает из меня.

Музыка и ритм существовали во всех известных культурах[197]. Родители используют ритмичные укачивания, чтобы успокоить плачущее дитя. Повторяющиеся звуки и паузы, составляющие ритмический рисунок, позволяют танцевать, помогают запоминать и воспроизводить музыку и облегчают коллективное пение, игру на музыкальных инструментах или барабанах. Ритм на протяжении тысячелетий использовался для объединения представителей социальных групп: пение в религиозных орденах или маршевый ритм воинских подразделений – лишь два примера такого рода. Поэтические сочинения тысячелетней давности, такие как поэмы Гомера, пелись или произносились нараспев, при этом ритм имел мнемоническую функцию[198]. Монотонная или сложная работа порождает необходимость в ритмическом сопровождении – иногда чтобы прервать монотонность, иногда чтобы действительно выполнить работу лучше. Рабочие, занятые тяжелым физическим трудом, таким как расщепление камня, поют для поддержания ритма взмахов кувалдой[199]. В Гане почтовые служащие штампуют марки в определенном ритме[200]. В Иране ткачи ковров поют песни со сложной музыкальной структурой, чтобы обмениваться информацией о рисунке изделия с другими ткачами[201]. Все музыкальные системы и стили имеют организующие ритмические мотивы. На самом деле, сама универсальность ритма является весомым доказательством существования биологических процессов, отвечающих за восприятие и производство ритма[202]. Ритмы в мозге даже были названы основой самого сознания[203].

Когда мы думаем о ритме, вероятно, речь не приходит на ум в первую очередь. Возможно, в курсе университетской программы по литературе вы узнали о стихотворных стопах – ямбе, хорее и анапесте. Но вне поэтического контекста мы редко думаем о том, что у речи есть определенный ритм. Вообще говоря, мы скорее скажем: “Эй, Билл, – уже готов?”, а не: “Эй ты, Билл, / глянь-ка ты, / час пришел, / выходи”, что соответствует четырехстопному анапесту. А какова связь между ритмом и чтением? Мы также вряд ли связываем между собой ритм и чтение, если речь не идет о поэзии. Но на самом деле ритм – необходимый компонент лингвистического общения.

Ритм быстрый и медленный

Ритм можно рассматривать в рамках более сжатой или более растянутой временной шкалы. В речи есть ритмические единицы с длительностью фонем, слогов, слов и предложений, и каждая развивается по своей шкале. Мы понимаем, что речь складывается из единиц разной длительности: с одной стороны – звучание одной буквы (фонема), с другой – медленно поднимающиеся и опускающиеся контуры громкости и высоты звука, развивающиеся на протяжении предложения или фразы. Именно под этот ритм вечернего чтения я засыпаю. Эти связанные между собой элементы речи составляют ритм, в котором наш звуковой разум должен разобраться. Можно попытаться сфокусироваться на медленных элементах речи (скажем, на флуктуациях высоты голоса) и не обращать внимания на быстрые (согласные и гласные звуки, определяющие смысл слов), или наоборот. Но чаще всего это невозможно и обычно нежелательно.

Рис. 6.1. Звуковые и мозговые волны существуют на быстрых и медленных ритмических временных шкалах (верхний ряд). Звук имеет некую форму, становясь то тише, то громче. Этот медленный ритм, измеряемый в секундах, показан во втором ряду слева. При приближении мы видим повторяющиеся волны, определяющие высоту звука (третий ряд слева). Высота голоса взрослого человека колеблется в пределах от 70 до 250 Гц, что соответствует десяткам миллисекунд. Дальнейшее приближение позволяет разобрать гласные и согласные с частотой до тысяч герц, что соответствует микросекундной временной шкале (четвертый ряд слева). Все эти временные шкалы (секунды, миллисекунды, микросекунды) поддерживаются в мозге одновременно (правая сторона).

Эта временная иерархия существует и в музыке. Музыка – это смесь медленных фраз, регулярных ударов, протяженных и быстро меняющихся нот, трелей и пульсации барабанных тарелок. Переплетенные временные структуры есть и в окружающем мире звуков: гуляя по лесу, мы одновременно слышим неспешные шаги, шуршание листвы под ногами и быстрый хруст веток. Как единицы звука имеют разную длительность, так и ритмы мозга разворачиваются с разными скоростями. Субкортикальные структуры оборудованы для работы на шкале микросекунд, тогда как кора лучше справляется с интеграцией звуков в более растянутых временных рамках.

Мозговые ритмы можно измерять как в состоянии покоя, так и во время какой-то активности. Когда мы слушаем речь, имеют место быстрые мозговые ритмы, настроенные на быстрые фонемы и почти мгновенные согласные звуки. Более медленные ритмы в мозге соответствуют скорости произнесения слогов. Еще более медленные – плавным осцилляциям фраз и предложений[204][205]. Аналогичные мозговые картины наблюдаются при прослушивании музыки.

Ритм внутри нас

Каждый из нас его слышал. Начинающего пианиста. “Чижик-пыжик, где ты был?” или “В траве сидел кузнечик” в виде неуверенных, отрывистых (иногда мимо клавиш) ударов. Обычно для начинающего главная цель – попадать в ноты; попадать по правильным клавишам важнее, чем попадать по ним в правильное время. Это так умилительно, когда слышишь, как твой ребенок нажимает (почти всегда) правильные ноты в основном в неправильное время. Что происходит в мозге, когда мы слышим музыку в правильном или неправильном ритме?

Представьте себе метроном, отсчитывающий примерно 144 удара в минуту (уд/мин). Популярные песни в этом ритме: “Call me” у группы Blondie, “Back in the USSR” у Beatles, “Satisfaction” у Rolling Stones. Это быстрый темп allegro. Если измерять другим способом, между ударами метронома в этих песнях проходит примерно полсекунды. Если просто бить с такой скоростью в барабан и регистрировать мозговые волны, мы заметим нервную активность, повторяющуюся каждые полсекунды (бум, бум, бум, бум или раз, два, три, четыре). Но что будет делать мозг, если мы слышим ритмичный барабан и одновременно песню, играющую в такт этому барабану? Мозг производит волны в новом ритме! Кроме пиков, повторяющихся каждые полсекунды (там, где в музыке располагаются “раз”, “два” и др.), появляются новые, не такие высокие пики в промежутках (раз, и два, и три, и четыре, и; “FLEW in FROM mi-AM-i BEACH”). Мозг производит пары сильных и слабых ударов с учетом ритма песни. Это говорит о том, что мозг учитывает и усиливает как явный, так и подразумеваемый ритм музыки[206]. Этот дополнительный ритм мозговых волн не существует, если песню намеренно не приводят в соответствие с ударами метронома. Аналогичный пример, когда мозг создает ритм, наблюдала воспитанница Brainvolts Кими Ли: она обнаружила, что основная частота звука голоса усиливается, если слог приходится на “раз” в четырехударной последовательности[207]. Ответ звукового разума на барабанный бой очень сильно зависит от звукового контекста. Когда мы слышим звуки, ритмическая организация срабатывает автоматически. Если наши ритмические ожидания нарушаются, мозг ведет себя иным образом из-за нашего внутреннего врожденного чувства ритма.

Ритмический разум

Вспомните ритм песенки “Shave and a Haircut, two bits”[208] и простучите его пальцами по столу. Вы стукнули семь раз? А теперь простучите тот же ритм ногой. Вы опять постучали семь раз? Или меньше? Я когда бью пальцами по столу, то отмечаю каждую ноту (паузы неважны). Когда я притоптываю ногой или щелкаю пальцами в такт музыке, я обычно притоптываю или щелкаю в соответствии с ударами метронома, а не отмечаю каждую ноту. Когда я стучу по столу пальцами, ударяя “при звуках” и пропуская “тишину”, я выстукиваю ритмический рисунок – я отслеживаю, как долго или коротко длится каждая нота и где имеются паузы. Когда я притоптываю ногой, я топаю четыре раза, как удары метронома (рис. 6.2), которые в этом примере включают в себя и один “молчащий удар” (прямо перед two bits). Музыка имеет одновременно и пульсацию в такт метронома, и ритмический рисунок, который обозначается соответственно музыкальным размером и последовательностью и длительностью нот и пауз.

Если бы еще до того, как я начала изучать ритм, меня спросили о способности отбивать ритмический рисунок и удары метронома, я бы ответила: “Вероятно, вы либо хорошо делаете и то и другое, либо не очень хорошо и то и другое”. Если кто-то может стучать ногой в такт, он ведь может простучать и ритмический рисунок, верно?

Неверно. Существуют разные варианты ритмического разума. И вы не можете предсказать, как человек справится с одной ритмической задачей, зная, как он справляется с другими. Это было впервые замечено в особых ситуациях, когда человек с повреждением мозга лишался одной ритмической способности, но сохранял другую[209]. С тех пор мы узнали, что эти различия играют важнейшую роль в функционировании системы: мы видим отличия в ритмических способностях в каждом из нас[210], и это подтверждает идею, что “ритм” – не такая способность, которая либо есть, либо ее нет. Еще интереснее, что наша способность улавливать один или другой тип ритма основана на наших языковых навыках. Обе способности – держать такт и улавливать ритмический рисунок – предсказывают нормальное развитие речи и чтения[211], однако лишь способность улавливать ритмический рисунок связана с умением распознавать речь среди шума[212], как мы вскоре увидим.

Рис. 6.2. Ритмический рисунок песенки “Shave and a Haircut, two bits” определяется длительностью нот и пауз, составляющих мотив (стрелки вверху). На нотном стане удары метронома определяются музыкальным размером, в данном случае 4/4. Стрелки нижнего ряда отмечают четыре удара, которые могут совпадать как с нотой, так и с паузой. Вы сможете одновременно отбивать такт ногой, а ритмический рисунок – рукой?

Мозговые ритмы

Способность улавливать ритмический рисунок связана с более медленным мозговым ритмом (секунды), а способность держать такт – с более быстрым мозговым ритмом (милли- и микросекунды; рис. 6.3)[213]. Фонемы, слоги и предложения имеют разную длительность, соответственно от микро- и миллисекунд до секунд. Мозговой ритм может предсказать развитие речи в младенчестве и раннем детстве[214]. Мозговые ритмы также указывают на сильные и слабые стороны человека в отношении языковых способностей и умения улавливать смысл звуковой картины на фоне шума.

Рис. 6.3. Отбивание такта соответствует звуковым и мозговым ритмам на временной шкале от микро- до миллисекунд. Постукивание в соответствии с ритмическим рисунком соответствует звуковым и мозговым ритмам на более медленной временной шкале на уровне секунд.

Ритм, речь и слух

Ритм тесно связан с речью. Дети, распознающие разницу в ритмических рисунках и способные отбивать такт, гораздо легче обучаются читать и писать[215]. У более взрослых детей с дислексией нарушены некоторые способности, необходимые для попадания в такт[216]. Мы обнаружили связь между способностью держать такт и развитием речи у подростков[217] и детей трех—пяти лет[218]. Какое отношение имеют ритмические способности к таким, казалось бы, не связанным с ними навыками, как чтение и письмо?

В речи на самом деле есть ритм, и не только стихотворный. Это неотъемлемая часть произношения. Ритм важен даже при произнесении отдельных слов. Слова “пища”, “замок”, “жаркое”, “плачу” имеют разный смысл в зависимости от того, на какой слог ставится ударение. В разговорной речи тоже есть ритм. На запрос “drumming to speech” (“барабанная имитация речи”) YouTube выдает несколько неплохих примеров; мой любимый – сцена из фильма “Вилли Вонка” с Джином Уайлдером. На видео барабанщик играет в ритме диалога между Вилли и дедушкой Джо, так что вы не упускаете ритм речи. Закир Хуссейн, играющий на табле[219], рассказывает, что, когда он был маленьким, отец учил его говорить под ритм барабана. При игре на табле каждому пальцу соответствует конкретный звук, так что игра на этом инструменте сродни произнесению фраз. Во всех языках существует определенный ритмический аспект разговорной речи, проявляющийся за счет изменения ударений, длительности и высоты звуков. Это поразило меня, когда Закир аккомпанировал мне на конгах во время доклада о ритме и языке. Ритм речи сообщает нам, когда начинается и заканчивается важная информация. Акцентированные слоги появляются через более или менее регулярные промежутки времени и, что важно, несут основную часть речевой информации. Такой ритмический поток направляет слушателя к важным элементам предложения в соответствии с ожидаемыми ритмическими установками, и это позволяет нам лучше понимать содержание произносимых слов[220]. С пониманием разговорной речи при обучении чтению появляется способность устанавливать необходимые связи между звуками речи и их письменной формой.

Одной из самых серьезных помех в речевом общении является шум. Ритм речи помогает с ним справиться. Дело в том, что ритм речи позволяет заполнять пробелы, когда из-за шума мы пропускаем несколько слов. Как ритмический рисунок развивается по ходу музыкального такта, так и ритм речи развивается во времени и, следовательно, подходит для более медленной шкалы обработки звука. Последовательность речи формируют сильные и слабые ударения, фразы и паузы. По-видимому, умение воспроизводить ритмический рисунок основано на тех же навыках, которые нужны для формирования звуковых картин, которые передаются речью, едва слышной на фоне шума.

Способность улавливать речь на фоне шума отчасти можно предсказать по способности простукивать ритмический рисунок[221]. Чем лучше вы ориентируетесь в ритме (и все музыканты, а не только барабанщики, попадают в эту категорию), тем больше вы можете извлечь из ритмической картины речи и лучше, несмотря на шум, уловить сказанное[222].

Ритм и голосовое обучение

Вы слышали о Снежке? Если нет, немедленно перестаньте читать и посмотрите на YouTube видео про какаду Снежка. Снежок с золотистым хохолком танцует под поп-музыку. Ошибиться невозможно. Он закидывает голову и двигает ногами в такт под Майкла Джексона, Леди Гагу и, что особенно замечательно, группу Backstreet Boys. Джон Айверсен и Ани Пател исследовали танцы Снежка[223]. Систематически изменяя темп и наблюдая за сменой движений Снежка, они удостоверились, что он реагирует на ритм. Это отличает его, например, от “танцующих” лошадей, которые не реагируют на музыку, а их ритмичные шаги управляются наездником. Поэтому танцы Снежка, кроме того, что они определенно очень крутые, вызывают ряд вопросов. Кто еще способен это делать? Танцуют ли птицы других видов? А другие животные? Почему этого не может делать моя собака – она ведь умная? Это должны уметь делать шимпанзе, правильно? Они ближе к человеку, чем какаду. Оказывается, Снежок относится к небольшой и избранной группе животных, которые могут держать ритм. До настоящего времени эта способность подтверждена только у нескольких видов птиц, включая попугаев и какаду, морских львов, слонов и людей. И все.

Что общего между этими, казалось бы, столь разными группами животных? Наряду с летучими мышами, китами, тюленями, колибри и певчими птицами, эти животные проходят “голосовое обучение”. Это означает, что эти виды способны имитировать новые для них звуки. Большинство животных, пусть и разумных, не могут имитировать звуки. Например, ваша собака. Она может понимать десяток слов или даже больше. Я никогда не встречала собаку, которая не понимала бы слова “гулять”. Но какими бы глубокими ни были ассоциации в ее голове между некоторыми словами и тем, что они означают, собака никогда не скажет слово “гулять”. Собаки, как и большинство представителей царства животных, издают лишь ограниченный набор звуков. Однако животные, практикующие голосовое обучение, могут выходить за пределы врожденного набора произносимых звуков. Попугаи “разговаривают”. Певчие птицы, о которых мы поговорим позднее, заучивают песни путем имитации; птицы, выросшие отдельно от сородичей, поют не такие же песни, как все, а лишь более бедные и неструктурированные варианты. Безусловно, человеческая речь – свидетельство мастерства нашего вида по части голосового обучения. Эта имитационная способность возникает в результате обширных связей в мозге между слуховыми и двигательными областями, которых нет у большинства других видов. Побочным продуктом этих связей является способность предсказывать следующий удар метронома. Вот в чем секрет умения людей и Снежка держать такт. Мы не просто реагируем на прошлый или текущий сигнал, как лошади или шимпанзе; мы предвидим следующие удары и можем двигаться соответствующим образом.

Ритм и движение

Звук – это движение, движение воздуха. До сих пор мы говорили о ритме как о чем-то, что можно услышать. Однако оборотная сторона этого явления – движение. Вы не услышите звук барабана, если никто по нему не бьет. Понятное дело, вы не сумеете щелкать пальцами в такт песне, не двигая пальцами. Невозможно произносить речь, не открывая рта. Движение неразрывно связано со слухом, если мы говорим о создании и прослушивании музыкальных и речевых звуков. Когда вы только слушаете речь или просто воображаете поющего человека, в мозге активируются области, ответственные за движения рта[224]. Аналогичным образом, когда люди, умеющие играть некий мотив на пианино, слушают этот мотив в исполнении других пианистов, у них активируется двигательная система, контролирующая движения пальцев[225]. Ваш звуковой разум, даже если вы замерли, как статуя, “двигается” под музыку, особенно если вы раньше играли эту пьесу.

Если вы идете по улице и беседуете с приятелем, вполне вероятно, что вы неосознанно синхронизируете шаги[226]. Эта синхронизация помогает общению: шум шагов сокращается вдвое, и снижается вероятность, что какой-то фрагмент речи будет заглушен шагами. Вы не только лучше слышите приятеля, но, если бы вы и ваш приятель были дикими животными, вы бы лучше отслеживали и замечали находящуюся поблизости добычу или хищника.

Дети всего нескольких дней от роду чувствуют ритм[227], но от чего зависит, какой ритм они выбирают? Выясняется, что важнейшую роль в выборе играет моторный компонент ритма. В одном исследовании семимесячным детям давали слушать неоднозначные ритмические фрагменты[228]. Неоднозначность заключалась в том, что этим ритмам можно было приписать тактовый размер как 2/4, так и 3/4. То есть вы могли бы вести счет 1-2-1-2-1-2 или 1-2-3-1-2-3. Экспериментаторы раскачивали детей в соответствии с одним из двух возможных размеров: Мэй подбрасывали на каждом втором ударе, а Джун – на каждом третьем. Затем детей уже не раскачивали, но давали им слушать акцентированные версии тех же двух ритмов с четко обозначенными тактами, когда было очевидно, где счет “раз”. Мэй предпочитала ритм с размером 2/4, а Джун – с размером 3/4, что определяли по времени, на протяжении которого дети слушали звуки, прежде чем отвернуться. Ритмические предпочтения формируются в раннем возрасте. Интересно, что у маленьких детей не развивается предпочтение к размеру 2/4 или 3/4, если они просто наблюдают за кем-то, кто подпрыгивает: чтобы возникло предпочтение, должно двигаться их собственное тело.

Ритм и социализация

Наши чувства в отношении другого человека отражаются в ритме. Идущие рядом люди синхронизируют шаги, что способствует общению. Снежок будет с вами танцевать, но если вы собьетесь с ритма, он от вас отвернется. Социальное общение, связанное с ритмом, влияет на наше поведение. Степень синхронизации участника эксперимента с экспериментатором влияет на мнение участника о том, насколько экспериментатор симпатичный человек. Университетских студентов учили постукивать синхронно с метрономом, тогда как экспериментатор рядом также постукивал пальцами. Если экспериментатор постукивал с такой же частотой, в ответе на вопрос “насколько симпатичен этот экспериментатор?” он получал более высокий балл[229]. Но даже вне контекста симпатии или антипатии, просто присутствие другого человека, постукивающего вместе с вами под метроном, повышает ваше попадание в такт. Когда детей дошкольного возраста просят выполнять задания по синхронизации ритма, они делают это лучше, если рядом постукивает другой человек, а не раздается безликий звук из колонок[230].

Даже у очень маленьких детей, находящихся (буквально) “в синхронизации” с другим человеком, возникает по отношению к нему положительные чувства. Экспериментатор раскачивал 14-месячных детей под музыку либо в такт, либо намеренно мимо такта. После этого ребенка ставили на пол, а экспериментатор специально ронял какой-то предмет и действовал так, как будто нуждался в помощи, чтобы его поднять. Дети, которых раскачивали в такт, чаще соглашались помочь поднять предмет, поскольку, по-видимому, установившийся через ритм социальный контакт способствовал кооперации. Дети, которых раскачивали вне такта, помогали реже[231]. Ритмическая синхронизация приводила к межличностной синхронизации.

В таком же ключе проводили измерение мозговых ритмов музыкантов и публики в концертной обстановке. Мозговые ритмы имели тенденцию к синхронизации, и чем больше была степень синхронизации, тем большее удовольствие от музыки, по их словам, получали слушатели[232].

Музыка в целом и ритм в частности необыкновенно хорошо способствуют усилению ощущения общности. Так, например, музыкальное сопровождение переговоров помогает облегчить беседу и способствует нахождению решений и компромиссов. Цель ассоциации “Музыканты вне границ” заключается в том, чтобы налаживать отношения между людьми в беспокойных точках планеты, дарить надежду, успокоение и оздоровление различным группам людей[233]. Проект “Резонанс” и Иерусалимский молодежный хор организуют контакты между израильскими и палестинскими детьми и представляют еще один пример того, как музыкальный ритм помогает преодолевать разногласия. В начале пандемии коронавируса в 2020 году в нескольких европейских странах люди ежедневно пели на балконах, чтобы устанавливать связь с другими людьми в период изоляции и сообщать о своей поддержке и благодарности медицинскому персоналу.

Ритм для здоровья

Народные целители во всех частях света использовали ритм как важнейшую силу в своих ритуалах и практиках[234]. Сегодня ритм помогает нам в физических упражнениях, когда мы двигаемся для укрепления здоровья[235]. Психотерапевты давно используют способность воспринимать звуковые картины для усиления коммуникационных навыков. В основе их протоколов заложен ритм и понятия о поддержании такта, нарушении такта и распознавании ритмических рисунков[236]. Вспоминается сцена из фильма “Король говорит!” с Колином Фертом, в которой король Георг VI преодолевает заикание, ритмично напевая свою речь. Ритм основан на моторно-слуховых связях в нашем звуковом разуме.

Музыкальная терапия, о которой Американская медицинская ассоциация впервые упомянула в 1914 году, использовалась во время Первой мировой войны для помощи солдатам, лечившимся после ранений, в том числе после травм головного мозга. Лечение, основанное на ритме, все шире применяют для восстановления после сотрясений и других повреждений мозга, затрагивающих как когнитивные, так и эмоциональные функции[237]. Ритм дает хорошие результаты при налаживании способности ходить у людей с двигательными нарушениями, такими как болезнь Паркинсона[238]. Вообще говоря, ходьба – это и есть ритм. Другие нарушения подвижности, такие как афазия, заикание, дыхательные, глотательные или речевые патологии, тоже поддаются коррекции с помощью музыкальной терапии[239].

Лечение с помощью ритма также дает положительные результаты для решения проблем с общением и социальным поведением у людей с расстройствами аутистического спектра[240]. Дети, которые в других условиях не могут говорить, произносят слова и предложения, если слышат четкий ритм. Некоторые дети с проявлениями аутизма не вступают в вербальное общение, но с радостью ведут ритмические диалоги с другим человеком с помощью барабанов. Синхронные движения положительно влияют на наше восприятие другого человека[241].

Будь у меня волшебная палочка, я бы сделала ритм обязательным элементом речевой терапии с помощью инструкций, основанных на музыке и ритме. Это означало бы более тесное слияние таких сфер деятельности, как речевая терапия, музыка и музыкальная терапия. Существуют доступные, основанные на ритме тренировочные программы, цель которых – улучшить временные параметры работы мозга. Основное упражнение в таких программах – это синхронизировать движения тела с ритмом. Некоторые программы используются для стимуляции развития речи, чтения и коммуникационных навыков через решение задач, требующих участия мозговых сетей обработки как медленных, так и быстрых звуков, с вовлечением разных типов ритмического разума[242].

Музыка с регулярным и предсказуемым ритмом может доставлять удовольствие и вызывать состояние эмоциональной трансценденции[243]. Пифагор считал музыку дверью в царство мертвых, по крайней мере если судить по его предполагаемой предсмертной просьбе, чтобы в последние моменты жизни около него играли на монохорде – древнем однострунном инструменте. Про григорианское пение говорят, что оно “столь богато обертонами, что у вас складывается впечатление, будто поют ангелы, а не люди”[244]. Мы с ударником группы Grateful Dead Мики Хартом обсуждали, как композиции в стиле дроун (произведения, состоящие из продолжительных однотонных звуков, которые производятся монохордами или другими инструментами и модифицируются в студии для усиления громкости и объема звука) могут вызывать состояние спокойствия, но и готовности и бодрости. Мы работаем вместе над изучением нейрофизиологических реакций на некоторые его дроун-композиции.

Когда-то давно у одного из моих сыновей была трещина в кости стопы. Поскольку она заживала не так быстро, как рассчитывал физиотерапевт, сын ежедневно проделывал процедуру с помощью костного вибратора. Идея вибрационной терапии заключается в том, что, если ваша скелетно-мышечная система не может функционировать нормально, например из-за травмы или остеопороза, вам не хватает естественной стимуляции, которая происходит, когда ваши мышцы незаметно для вас сокращаются и расслабляются для поддержания позы тела. Это может приводить к атрофии костной ткани. Вибрация пораженного участка с частотой порядка 30–50 Гц стимулирует возвращение к норме, останавливает рассасывание костной ткани и способствует росту кости, что в здоровом состоянии достигается за счет обычных каждодневных движений[245]. По-видимому, низкочастотные вибрации стимулируют активность стволовых клеток, образующих хрящи, мышцы и кости. Этот процесс также можно использовать для усиления эффекта тренировки у здоровых людей.

Оказывается, кошачье мурлыканье происходит в том же диапазоне частот, который используется в вибрационной терапии для стимуляции роста костей. Понятно, что кошки мурлычут от удовольствия, но в каких еще ситуациях? Когда у них есть повреждения! Существует гипотеза, что мурлыканье – это механизм для поддержания тонуса и здоровья костей и мышц, а также для восстановления здоровья после повреждения[246]. Возможно, это не случайно, что у кошек более здоровые кости и ниже вероятность развития остеопороза, чем у собак. Может быть, в этом секрет их девяти жизней.

Выводы

Почему нам следует задумываться о ритме? Потому что звук – это движение и звук нас двигает. Слуховая и двигательная системы объединяются, чтобы помочь нам общаться. Наша способность включаться в ритм, будь то мгновенный удар метронома или более длинная ритмическая последовательность, основывается на точном анализе временных аспектов звука. Наш мозг настроен на ритм по этим временным шкалам. Валюта нервной системы – электричество – не что иное, как ритм. По моему мнению, треск потенциалов действия при реакции на звук лучше соотносятся друг с другом, как стимул и реакция, чем в любой другой сенсорной модальности. Физиологи часто основываются на этом и буквально “прислушиваются к мозгу” во время расположения электродов в ходе экспериментов, проигрывая потрескивание нейронной активности через колонку. Я люблю слушать речь мозга, состоящую из синхронных, ритмичных (и неритмичных) электрических импульсов. Чем лучше мы поймем биологические основы ритма, тем лучше сможем использовать ритм – во всех его формах – для улучшения общения и понимания самих себя.

Глава 7

Звук – основа речи

Звук + обучение = речь

Кася Бещад

Если бы слово “мяч” каждый раз произносили и писали по-разному, никто и никогда не выучил бы и не понял смысла слова “мяч”. Язык требует постоянства. Когда ребенок учится говорить, он много-много раз должен слышать слово “мяч” при виде круглого резинового предмета у себя в руках, чтобы между словом и предметом создалась звукосмысловая связь. В отношении чтения постоянство проявляется как минимум в двух формах. Во-первых, для чтения необходим некий разумный уровень согласованности между звуками языка и орфографической трансляцией (письменным представлением)[247]. Буквы связывают нас со звуками речи. Процесс “озвучивания” был бы бесполезен, если бы не было постоянства в соответствии между звуками и соответствующими им буквами. Во-вторых, нам необходимо постоянство слухового мозга, помогающее нам проводить связь между звуками и буквами.

В большинстве языков не существует состязаний по орфографии[248]. Во многих языках почти каждому звуку соответствует только одна буква. Когда вы слышите слово на испанском, итальянском, русском или финском языке, вы вполне способны написать его правильно с первой попытки. Вам редко приходится решать задачку типа “это c, k, ck, ch или qu?”, с которой сталкиваешься в английском правописании.

У нас в английском языке, имеющем корни в греческом, латыни, французском, немецком и других языках, существует путаная и иногда произвольная карта соответствия звуков и букв, которую нужно учитывать и запоминать. Еще одна причина частичной несогласованности в написании – это Великий сдвиг гласных, произошедший в Англии в XV и XVI веках. До этого времени буквы и звуки гораздо больше соответствовали друг другу. Как и во французском языке, английское “i” очевидным образом произносилось как “и”. Поэтому слово “bite” произносилось “бит”. Сочетание букв “ou”, как в слове “house”, произносилось как “у”[249]. Произношение постепенно менялось, но написание сохранило прежние формы, что привело к современной ситуации, когда сорок с небольшим звуков (фонем) английского языка представляются невероятным числом в 1120 различных сочетаний букв[250]. Многие знают старую шутку, что слово “fish” должно писаться как “ghoti”: “gh” – как в “laugh”, “o” – как в “women” и “ti” – как в “nation”. Напротив, в моем другом родном языке, итальянском, меньше звуков (25) и только 33 буквы или комбинации букв для их передачи. Степень, в которой звуки передаются (или не передаются) буквами напрямую, определяется так называемой орфографической глубиной, и английский язык в этом смысле один из самых глубоких. Англоговорящие дети, наряду с детьми, говорящими на французском, датском и некоторых других языках с глубокой орфографией, отстают по скорости обучения чтению от своих сверстников, говорящих на языках с более “мелкой” орфографией[251]. Но для всех языков общим является то, что для чтения нужно понимать смысл звуков[252][253].

Существует также необходимость слухового постоянства. Несколько лет назад в лабораторию Brainvolts пришел десятилетний мальчик, давайте назовем его Дэнни. В то время Джейн Хорникел училась в аспирантуре и интересовалась обработкой звука при дислексии. Дэнни был очень способным (что подтвердил тест IQ), но не мог учиться в школе. Он читал медленно и с трудом. Ему трудно было разбивать речь на составные части (выделяя их голосом) и не хватало беглости. В результате страдало понимание. Когда он перешел от фазы “учиться читать” к фазе “читать, чтобы учиться”, начались проблемы. Все вокруг: родители, учителя, сверстники – видели, что Дэнни – умный, обаятельный и увлеченный мальчик, который просто не может читать. Однако Джейн увидела кое-что еще – непостоянство обработки звука мозгом.

Когда вы слышите звук, мозг активируется неким определенным характерным образом. Мы можем измерить эту картину электрической активности с помощью приложенных к поверхности головы электродов. Когда вы слышите тот же звук во второй раз, картина возбуждения мозга должна быть такой же. Джейн обнаружила, что в случае Дэнни такого постоянства попросту не было. Было похоже на то, что звук, по крайней мере когда дело касалось звукового разума Дэнни, был немного разным каждый раз, когда он его слышал. Как же ожидать, что Дэнни выстроит связь между звуками и буквами и буквами и звуками, обеспечивающую беглость чтения, если не было постоянства в том, как его мозг слышал звуки?

Джейн пришло в голову, как можно помочь Дэнни преодолеть проблему, вызванную дислексией. Но прежде чем перейти к этому вопросу, нам следует кое-что узнать о связи между звуком и чтением. Насколько звук на самом деле важен для чтения?

Звук и читающий мозг

В мозге нет центра чтения. “Человек не рождался, чтобы читать”, – пишет Марианна Вольф[254]. Мы читаем только на протяжении нескольких тысяч лет – эволюция так быстро не работает. Возможно, в мозге наших отдаленных потомков будут центры чтения, но, насколько нам известно, у людей XXI века их нет[255]. И все же мы можем читать. Мы делаем это, используя другие части мозга, главным образом звуковой разум. Зрительный мозг, конечно же, тоже вовлечен[256]. Однако слуховые области, включая те, которые управляют как речью, так и ее пониманием, играют несравнимо более важную роль.

Меня часто спрашивают: “Какое отношение звук имеет к чтению?” Связь между звуком и чтением не сразу становится очевидной. Обычно мы читаем молча. Однако речь происходит от звуков, а чтение – из речи. Чтение вслух, понятное дело, связывает звук с письменной речью напрямую. Когда мы учимся читать, мы должны связывать звуки и звуковые последовательности языка, на котором говорим, с соответствующими им буквами. Плохо читающие люди испытывают трудности и со звуком[257], и постоянно выясняется, что при трудностях с обучением чтению самой большой проблемой является обработка звука в мозге[258].

Обучение языку зависит от способности улавливать звуковые закономерности. Для нас вполне естественно прослушать предложение и понять, где заканчивается одно слово и начинается другое. Однако обратите внимание, что в акустическом плане между словами нет явных пропусков. Фонемы сливаются в слоги, которые сливаются в слова. В разговорной речи паузы между словами не длиннее (а часто короче), чем паузы внутри слов. Нам помогают некоторые подсказки, которые мы заучиваем. Например, в английских словах редко встречается сочетание букв/звуков “mt”. Поэтому, если мы слышим обрывок речи, содержащий слова “Sam took”, мы интуитивно понимаем, что это не было некое незнакомое нам слово “samtook”. Мы обучаемся этим премудростям английского языка очень рано – уже в возрасте двух дней![259] Профессор Университета Висконсина Дженни Саффран обнаружила, что восьмимесячные дети способны выучивать звуковые правила искусственно созданного языка всего за две минуты[260].

Заучивание звуковых закономерностей проявляется в том, как нейроны обрабатывают звук. Аспирантка лаборатории Brainvolts Эрика Ско обнаружила усиление гармоник в нервном ответе после привыкания к звуковым закономерностям искусственного языка[261]. Аналогичным образом усиление гармоник наблюдается тогда, когда какой-то слог появляется в регулярной повторяющейся последовательности по сравнению с тем, что происходит при его появлении случайным образом[262]. Однако дети с речевыми проблемами не могут научиться выявлять эти скрытые правила языка[263]. Дети с нарушением слуха тоже плохо справляются с задачами, связанными со звуковыми закономерностями[264], а у детей с аутизмом при прослушивании такого рода искусственного языка проявляется особый характер мозговой активности[265]. Напротив, обогащение в виде двуязычия или музыкального обучения способствует обработке звуковых закономерностей[266].

Существует еще много доказательств того, что звук – неотъемлемый элемент языка. Можно предположить, что музыканты легко распознают очень близкие по высоте звуки, скажем звуки с частотой 1000 и 1003 Гц. И это предположение вполне справедливо[267]. Менее очевидно, что определение разных высот (дискриминация частот) имеет какую-либо связь со способностью к чтению. Однако непропорционально большая часть людей с дислексией (как детей, так и взрослых) с трудом различают пары звуков разной высоты[268], звуковые последовательности[269] или динамически меняющиеся высоты (то есть ЧМ)[270]. Эта ослабленная способность распознавать компоненты звука не зависит от интеллекта и проявляется в том, как мозг реагирует на звук[271].

Временная развертка – еще один компонент звука, который ставит перед звуковым разумом сложные задачи. Чувствительность к временным аспектам звука часто измеряют по “обнаружению пропуска”. Вы издаете один за другим пару звуков (обычно это ноты или короткие шумовые всплески). Если пауза между ними достаточно длинная, вы слышите два звука: иииии—иииии. Но по мере сокращения этого промежутка в конечном итоге вы достигаете момента, когда пауза слишком короткая, чтобы ее обнаружить, и вы слышите лишь один звук “ииииииииии”. Людям с трудностями в чтении часто требуются более длинные паузы, чтобы слышать два звука раздельно. Для них два звука сливаются в один быстрее, чем у тех, кто читает без затруднений[272]. Чтение также связано со способностью слышать ноты, звучащие непосредственно перед шумовым всплеском[273], а также воспринимать амплитудные модуляции[274]. Интересно, что эти трудности со слухом, связанные с чтением, могут возникать при неречевых звуках. Иными словами, непосредственная связь существует не просто между чтением и звуками речи, а между чтением и компонентами звука.

От детей в возрасте всего нескольких месяцев мы многое узнаем о том, что они способны слышать. Маленькие дети воспринимают целое море звуков речи, фонем, ударений и высот языков разных народов мира. Потом они теряют эту способность, по мере того как их звуковой разум настраивается на звуки, важные для их родного языка.

При изучении способностей очень маленьких детей часто опираются на их стремлении смотреть на привлекательный предмет. Используя в качестве вознаграждения вид танцующего игрушечного медвежонка, детей можно научить определять изменения звуковой последовательности. Если ответ неправильный, мишка не появляется. Эйприл Бенейзич из Ратгерского университета использовала этот прием, чтобы исследовать роль звука в развитии речи. Сначала она смотрела, как эту задачу решают семимесячные дети. Затем она вновь работала с ними через несколько лет, когда им исполнялось три года, и анализировала их речевые способности по отношению к их достижениям в семимесячном возрасте. Результаты, полученные с семимесячными детьми, прекрасно предсказывали способность понимать речь, выражать мысли и рассуждать с помощью слов в трехлетнем возрасте. В похожих исследованиях было показано, что умение распознавать неречевые звуки еще не читающими детьми до обучения чтению предсказывает их способность понимать, из каких звуков состоят слова, и способность к чтению в более позднем возрасте[275]. Более того, дети из семей, в которых уже были случаи речевых нарушений, хуже справляются с заданиями по обработке звуков, что говорит о возможном наличии наследственного фактора[276].

Несколько лет назад я участвовала в работе аналитического центра по проблемам языка и мозга в Институте Санта-Фе. Там я была свидетельницей того, как Майкл Мерзенич и Паула Толлал объединяют свои взаимодополняющие научные методы для общественного блага. Майкл, пионер в области изучения пластичности мозга, показал наличие сенсорных и моторных изменений мозга с опытом – как плохим, так и хорошим. Паула, профессор Ратгерского университета, обнаружила, что некоторые дети с речевыми нарушениями не могут различать звуки, образующие основные кирпичики речи. Вскоре они опубликовали две важнейшие работы, в которых показали, что после звуковых тренировок дети школьного возраста улучшали свои показатели в решении разнообразных речевых задач[277].

Эти и другие аналогичные открытия стимулировали создание звуковых обучающих материалов для школ и родителей, чтобы помогать в преодолении трудностей в развитии речи, чтении и обучении. Мерзенич и Толлал организовали компанию, производящую звуковые развивающие игры. Развитие речи с помощью этих “тренирующих мозг” игр может сопровождаться изменениями мозга[278], и некоторые государственные школьные учреждения в США и Канаде включили эти упражнения в программу, что, как сообщалось, привело к положительным изменениям в успеваемости. Тем временем Эйприл обнаружила уточнение слуховых карт мозга у детей после упражнений со звуками с быстрым изменением частоты, такими как ЧМ в основе согласных и гласных звуков[279]. Из этого вытекает, что положительный опыт со звуками может влиять на развитие речи. Она разрабатывает игрушку, помогающую детям до одного года ориентироваться в элементах звука, таких как быстрые временные аспекты звука, что очень важно для обучения звукам речи.

Общая нить, связывающая значительную часть этих исследований, заключается в зависимости от точных временных компонентов, таких как быстрые изменения звуков во времени, ЧМ и другие акустические параметры. В речи этот тип обработки звука, основанный на временных параметрах, обычно касается согласных звуков. Согласные звуки – трудные элементы в восприятии речи. А когда речь идет о людях с речевыми проблемами, самые большие сложности возникают с различением согласных в таких сочетаниях звуков, как “дар”, “бар” и “пар”[280].

Именно этот вызов приняла лаборатория Brainvolts. Мы хотели развить эти открытия, найдя способ использовать обработку звука в мозге, чтобы понять, какую роль в речи играют компоненты звука. Наше самое первое открытие заключалось в том, что мозг детей школьного возраста с речевыми проблемами не различает слоги так же хорошо, как мозг детей, которые читают без затруднений[281]. Мы уже знали, что обработка согласных звуков представляет трудность для людей с речевыми нарушениями[282], и теперь у нас были некоторые биологические подтверждения[283]. И тогда мы стали изучать, что же мозг может сообщить нам о подробностях обработки компонентов звука. Наряду с детальным анализом компонентов звука мы хотели найти решения для конкретных людей. Мне хотелось выйти из рамок размышлений в терминах “плохо читающих детей” (или “двуязычных людей”, или “музыкантов”) в целом. Мне хотелось думать о Джонни, Марджи и Джордже.

Великое “да”

Мы добрались до великого “да”. С годами мы усовершенствовали методы и варианты работы, и, конечно же, у нас не было недостатка в слогах, словах, музыкальных нотах и звуках окружающего мира. Но есть нечто особенное в этом простеньком слоге, что связывает его со слухом, обучением и речью. И происходит это закономерным образом, в соответствии с его звуковыми компонентами. Кроме того, этот слог универсален: практически во всех мировых языках есть слог “да”. Теперь давайте рассмотрим компоненты этого звука: основную частоту, временную развертку, гармоники, ЧМ и постоянство – и то, как они связаны с речью (рис. 7.1).

Основная частота

Если звук воспринимается как имеющий высоту (если его можно пропеть), частота, на которой мы поем, и есть основная частота. Основная частота звуков речи соответствует скорости открытия и закрытия голосовых складок, приводимых в движение дыханием. Скорость движения голосовых складок у мужчин самая низкая, и поэтому голос у них низкий (низкие основные частоты), а у детей самая высокая, и голоса у них высокие. В английском языке высота звуков речи передает намерения и эмоции – то, что подразумевается, а не то, что произносится. Процесс обработки основных частот мозгом, скорее всего, не связан с чтением или развитием речи. Мы можем вычеркнуть этот компонент звука из списка.

Рис. 7.1. Ответ мозга на слог “да” позволяет обнаружить компоненты звуков речи: время начала и пиков во время частотной модуляции согласного звука, гармоники и основную частоту.

Временная развертка

Анализируя временные параметры реакций мозга, мы начинаем понимать, что великое “да” может помочь раскрыть особенности обработки звука у детей с речевыми проблемами. Два аспиранта из Brainvolts, Дженна Каннингем и Синди Кинг, независимо друг от друга обнаружили, что у детей с диагностированными речевыми нарушениями имеет место отставание показателей FFR на “да”[284]. Более того, это отставание касается определенных элементов слога – реакции на начало звука и на ЧМ, характеризующую переход от согласного звука “д” к гласному звуку “а”. Иными словами, это не общее нарушение обработки временной развертки – нарушается только временная составляющая ответа на согласный звук; у нас появились биологические намеки на то, какие трудности могут возникать у звукового разума при обработке компонентов звука.

Время шло, и результаты воспроизводились и расширялись. В некоторых случаях создание дополнительных сложностей для системы, таких как увеличение темпа или добавление шумового фона, выявляло дополнительные отставания реакции мозга[285]. В других случаях при оценке способностей к чтению как непрерывного количественного признака, а не с помощью бинарной диагностики – есть нарушения или нет нарушений, выяснялось, что связь звукового разума с речью нельзя описать в терминологии да/нет[286].

Гармоники

Гармоники – это “тело” речи. Гармонические характеристики есть у всех согласных и гласных звуков. Вы превращаете “у” в “и”, изменяя гармоники, когда меняете форму рта, губ и языка. Фактически во всех случаях, когда мы наблюдали отставание различных аспектов реакции на слог “да” у людей с трудностями в обучении или проблемами с чтением и письмом, имело место соответствующее ослабление реакции мозга на гармоники этого слога.

Частотные модуляции

Самый сложный аспект “да” заключается в переходе от согласного звука “д” к гласному “а”, который описывается частотными модуляциями гармоник. Многие согласные звуки речи определяются именно тем, как гармонические частоты сдвигаются и развиваются во времени. Если какая-то частотная полоса идет вверх, это один звук, если снижается – другой.

Дети с речевыми проблемами могут иметь биологически обусловленные трудности с различением пар звуков, отличающихся по своим характеристикам ЧМ[287]. Это понятно, поскольку отличие “да” от “ба” или “га” заключается в равной степени во временной развертке и гармониках. Причем изменение частоты во времени происходит очень-очень быстро (примерно за 1/25 долю секунды). В этом и заключается суть проблемы, почему восприятие согласных звуков может быть таким сложным делом. Слишком много всего происходит и с временной разверткой, и с гармониками, и происходит это быстро и одновременно. Согласные звуки сложны не только для людей с проблемами с речью и обучением, но они одними из первых страдают (у всех людей) на фоне шума[288]. Звуковому разуму гораздо труднее отслеживать эти компоненты звука, когда в речи происходит переход от согласных к гласным и обратно. Но существует и еще кое-что, что связывает между собой все компоненты звука.

Постоянство

Я начала эту главу со слов в адрес постоянства. Постоянство как таковое не является компонентом звука, но играет важную роль в кодировании мозгом компонентов звука. Если высота, временная развертка, гармоники и ЧМ – это ингредиенты звука, то постоянство – это салатница (или что-то вроде того). Как у Дэнни, с которым мы уже познакомились, в звуковом разуме у детей с трудностями в обучении может наблюдаться общее ухудшение постоянства обработки звука. Хотя ответ на отдельно взятый звуковой сигнал (один повтор) более или менее нормальный, ответы на дальнейшие предъявления этого же сигнала могут немного расходиться от повтора к повтору (непостоянство). Одни ответы возникают раньше других, другие слабее, третьи резче. Нейроны активируются и возвращаются в состояние покоя менее синхронно. Результаты отдельных повторов не складываются в сжатую и организованную волну с микросекундной точностью, какую мы наблюдаем у людей без трудностей в обучении[289]. Если расхождение между повторами заключается во временной развертке (а часто так и бывает), сумма всех данных будет слегка смазанной. Как показывает рис. 7.2, сравнительно медленно поднимающиеся высокие холмы выглядят достаточно аккуратно, а наибольшее непостоянство проявляется в маленьких и быстрых холмиках. Это связано с проблемой обработки звука на самой быстрой (микросекундной) временной шкале.

Рис. 7.2. Непостоянство – характерный признак нервного ответа при речевых нарушениях. Результаты повторов должны совпадать.

Таким образом, развитие речи и чтения у детей школьного возраста связано с обработкой нескольких компонентов звука – временной развертки, тембра (гармоник) и сочетания временной развертки и гармоник (ЧМ). Кроме того, очень важную роль играет постоянство в обработке компонентов звука. Однако это касается лишь некоторых компонентов звука. Не происходит какого-то общего смещения фейдеров микшерного пульта; как мы видели, высота звука не связана с речью. Способность к речи не слушается единого “колесика громкости” в звуковом разуме, которое можно было бы повернуть влево или вправо. Роль играют лишь некоторые компоненты звука, но они очень важны. Когда было обнаружено, что мозг детей с речевыми нарушениями обрабатывает некоторые компоненты звука (отраженные на рис. 7.3) неоптимальным образом, появилась биологическая основа для понимания важности звука в развитии речи, и это важное достижение.

Рис. 7.3. Временная развертка, ЧМ, гармоники и постоянство ответов на звук – важнейшие компоненты звука, влияющие на речь.

Используем звуковой разум для предсказания способности к чтению в будущем

Сделаем еще один шаг вперед: нельзя ли еще до того, как ребенок начнет читать, использовать ответ мозга на компоненты звука для предсказания возможных трудностей с чтением в будущем? Что, если мы дадим слово мозгу? Окрыленные открытием влияния обработки компонентов звука в мозге у детей школьного возраста на их речевые способности, мы решили проанализировать ответ на высоту звука, временную развертку, ЧМ, а также постоянство этого ответа у детей, еще не начавших читать, а затем подождать четыре или пять лет и проверить их способность говорить и читать уже в качестве второклассников и третьеклассников. Может ли обработка звука в мозге трехлетнего ребенка предсказать способность к чтению восьмилетнего ребенка? Наблюдать ребенка на протяжении нескольких лет достаточно сложно, но это одна из самых мощных научных стратегий. Так родился проект Biotots. Мы проанализировали готовность к чтению, знание букв, внимание, память, ритмические навыки и различные параметры слухового мозга сотен детей. А потом мы проделывали это вновь и вновь на протяжении пяти лет.

Исследователи из Brainvolts сделали эти эксперименты интересными для детей и наладили отношения с родителями. Не было ничего необычного в том, что за месяцы до назначенной встречи нам звонили и говорили: “Робби хочет прийти и поиграть в научные игры с [исследовательницей из Brainvolts] Элли”. Команда Brainvolts с удовольствием делилась своими знаниями, когда у любознательных родителей возникали какие-то вопросы или опасения. И в результате у нас был необычно маленький отсев – бич многолетних исследований.

Я часто удивляюсь самой себе, когда затеваю длинные проекты, поскольку это идет вразрез с моим нетерпеливым характером. Но дети были очаровательными, и мы многое узнали. Мы выяснили, что показатели звукового разума, связанные с чтением у старших детей (временная развертка, гармоники, ЧМ и постоянство, но не высота звука), оказались связаны с чтением и у трехлеток. Наш друг Джексон, который теперь учится в третьем классе и пишет как Пруст, уже в три года обладал мощной способностью обрабатывать компоненты звука. Но его соседка Эшлин, которой восемь лет и которой чтение все еще дается нелегко, в три года имела тревожную картину ответа в мозге[290]. Поскольку мы регистрировали FFR на разные звуки, мы могли сфокусироваться на комбинации звуковых и мозговых волн с наибольшей предсказательной силой. Эффективным в этом деле оказался наше проверенное великое “да” с некоторым шумовым фоном для дополнительного усложнения. Элементами с наибольшей предсказательной силой оказались временная развертка, гармоники и постоянство. Гуру по статистике в лаборатории Brainvolts Трэвис Уайт-Швох взял на себя руководство этим занятием по предсказанию судьбы. Создав модель, сочетающую ответ мозга на эти три элемента (щепотка временной развертки, нотка гармонического кодирования, толика постоянства), мы достигли удивительной эффективности[291]. Мы смогли определять готовность к чтению у трехлетних детей и также предсказывать способность к чтению в будущем, когда наши участники проекта Biotots становились достаточно взрослыми, чтобы читать[292].

Не все речевые проблемы проистекают из обработки звука в мозге. В равной степени важно знать, что иногда корень проблемы скрывается не в обработке звука. Как мать мальчиков, которые не очень быстро научились читать, я была бы рада иметь получасовой тест, позволяющий выявить наличие или отсутствие проблемы с обработкой звука. Если у трехлетнего ребенка выявятся какие-то факторы риска, родители имели бы возможность среагировать заранее, чтобы помочь преодолеть трудности с обработкой звука, мешающие связывать звук с буквой, словом и смыслом, что становится таким важным в школе.

Улучшаем сам звук

Мы в Brainvolts заинтересовались, нельзя ли добиться улучшений в чтении и реакции мозга на звук, улучшая сам звук. Благодаря настойчивости, терпению и проницательности Джейн Хорникел, работавшей в сотрудничестве со специалистом по проблемам в чтении Стивом Зекером, нам удалось организовать партнерство с сетью частных школ Hyde Park в Чикаго, куда ходят дети с серьезными проблемами с чтением. Эти школы предлагают курс интенсивного индивидуального обучения с целью вернуть детей к учебе в их обычной школе примерно через два года. Работая в сотрудничестве с этими школами, мы получили не только возможность общаться с замечательными детьми с диагностированными нарушениями в обучении, чтении или внимании, но и заинтересованного институционального партнера. В отличие от государственных школ из малообеспеченных районов, с которыми мы работали, у этих частных школ были все доступные возможности, чтобы помочь детям раскрыть свои способности, и администрация школ горела желанием найти научно обоснованные стратегии для помощи своим ученикам.

Что именно я имею в виду, когда говорю об исправлении самого звука? Звуки, которые слышали эти дети, в буквальном смысле исправлялись так, что компоненты звука становились более выраженными, четкими, менее затененными шумом и менее искаженными эхом. Мы сотрудничали с компанией по производству слуховых аппаратов, чтобы обеспечить детей и их учителей персональными системами усиления звука (также известными как вспомогательные слуховые устройства). Эта система состоит из устройства небольшого размера, которое дети вставляют в ухо и носят на протяжении всего школьного дня, а также маленького микрофона, который крепится к одежде учителя. Голос учителя подхватывается микрофоном и передается в наушники учеников. В результате все дети получали одинаковое преимущество: Сьюзи в заднем ряду слышала учителя так же хорошо, как Кевин в первом ряду, а мы могли отключать голос учителя у разных учеников в одном и том же классе. Ученики слышали голос учителя так же, как они его слышали всегда, и, что важно для контролируемых экспериментов, они получали одни и те же инструкции от одного и того же преподавателя в одно и то же время в одном и том же классе.

Мы хотели подвести научную базу под технические решения, которые использовались в реальной жизни, а не ограничиваться устройствами, сконструированными учеными для их экспериментов. Родители и учителя имели доступ к вспомогательным слуховым устройствам и могли их свободно выбрать для своих детей. Нужно было, чтобы компания, поставлявшая нам вспомогательные устройства, была готова к неудаче. Могло случиться, что использование их продукта не приведет к улучшению биологических или языковых показателей. Они участвовали в программе, зная, что мы опубликуем наши данные вне зависимости от результата.

Мы проверили всех детей по показателям внимания, памяти, способности учиться, школьной успеваемости и обработки звука в мозге. Затем мы сели и стали ждать, пока пройдет школьный год. Дети, которые пользовались вспомогательным устройством, в среднем за учебный год носили его 420 часов. В конце учебного года мы провели такую же проверку.

После окончания учебного года у детей, пользовавшихся вспомогательными устройствами, значительно улучшилась способность читать и способность идентифицировать и использовать звуки английского языка по сравнению с детьми, которые этими устройствами не пользовались. Реакция их мозга на речь также стала более постоянной. Таких биологических изменений не наблюдалось у детей, которые провели школьный год как обычно[293]. Более того, в наибольшей степени способность к чтению улучшилась у тех учащихся, у которых постоянство мозгового ответа в начале года было наименьшим, что позволяет предположить, что у этих детей основная причина проблем с чтением заключалась в дефекте обработки звука, который можно исправить с помощью такого вмешательства. Я хочу подчеркнуть, что дети не использовали вспомогательные устройства во время проверки работы мозга. Следовательно, оптимизация доставки звука, облегчившая формирование связей между звуком и смыслом, на биологическом уровне изменила звуковой разум. Для поддержания этих достижений в обработке звука уже не было нужды в прослушивающем устройстве.

Мы обучаемся тому, на что обращаем внимание. Дети, которым голос учителя попадал прямо в уши четко и с правильной громкостью, внимательнее следили за уроками. Они могли больше времени тратить на обдумывание материала урока, а не пытаться определить, на что следует обратить внимание или какое именно слово было произнесено. По мере успешного формирования все большего количества связей между звуком и смыслом автоматическая сеть звукового разума лучше настраивалась на звук, что подтверждается увеличением постоянства обработки звука в мозге. В результате такие дети, как наш друг Дэнни, получили возможность настроить свой звуковой разум и заставить его реагировать с большим постоянством, выстраивая основу для осмысления звука, необходимого для свободного чтения: это демонстрирует природу звукового разума, трансформирующего самого себя.

Языковая депривация

В 1990-х годах вышла книга[294], в которой сообщалось, что к трем годам дети из семей с низким социально-экономическим статусом слышат на 30 миллионов слов меньше, чем их более обеспеченные соседи. Авторы предположили, что нехватка раннего языкового общения может вносить вклад в давно известную связь между бедностью и недостаточным словарным запасом, развитием речи и пониманием прочитанного. Короче говоря, дети из малоимущих семей выходили из детских садов неготовыми к школе.

Существование такого разрыва в словарном запасе еще не подтверждено окончательно[295], однако наличие связи между социально-экономическим статусом и развитием речи, грамотностью, вниманием и школьной успеваемостью не вызывает сомнений[296]. Все большее количество исследований показывает, что, если вы воспитывались в бедности, это может негативно и напрямую воздействовать на мозг. Детство в бедности связывают с аномалиями структуры, функции, ритма и симметрии мозга[297], включая уменьшение размера гиппокампа, миндалевидных тел, префронтальной коры и других мозговых структур, важных для развития памяти, эмоций и самоорганизации[298].

Дети из малообеспеченных районов в среднем хуже выполняют задания по чтению и письму, чем дети из более обеспеченных соседних районов. Воздействие речевой среды в раннем возрасте сказывается на формировании речи[299]. Это может быть следствием разницы в словарном запасе, связанной с ней разницы в “качестве” языковой среды[300], зашумления или каких-то других неизвестных внешних факторов. Даже если этот показатель не совсем точен, разрыв в “30 миллионов слов” привлек внимание общественности и политиков. Бывший президент Обама, представляя свою программу раннего обучения, напрямую говорил о недостатке словарного запаса. Устранение этого разрыва – главная задача инициативы фонда Клинтона “Too small to fail” (“Слишком юн для неудачи”), направленной на раннее развитие мозга и речи.

Решением вопроса о заполнении этого пробела занялись муниципальные власти. Известен пример города Провиденс в Род-Айленде, где разработана программа “Провиденс разговаривает” (“Providence Talks”), направленная на то, чтобы дети от рождения до трехлетнего возраста находились в богатом речевом окружении до начала школы. Ежемесячные визиты инструкторов по развитию речи в сочетании с занятиями в игровых группах и использованием портативной технологии “подсчета слов”[301] побуждают взрослых родителей и воспитателей использовать больше слов и в целом использовать более обогащенную речь при общении с детьми. На настоящий момент эта инициатива успешно способствует увеличению количества слов, которые слышат дети[302]. Другие американские города, включая Детройт, Луисвилл и Бирмингем, намерены последовать примеру Провиденса.

Лаборатория Brainvolts исследовала, как на биологическом уровне нехватка речевого общения сказывается на детях из малообеспеченных районов. Как эта нехватка проявляется в звуковом разуме? Мы анализировали ответ мозга на звуки речи у детей из школ Чикаго, где более 85 % учащихся имеют право на субсидированные обеды. Учащихся разбивали на две группы в зависимости от уровня образования матери в качестве показателя качества языковой среды[303]. Группы были сбалансированы по расовой принадлежности, этническому происхождению, месту проживания, возрасту, полу, показателям слуха и истории рождения участников, обучавшихся к тому же в одних и тех же классах. Мы также провели стандартизованную проверку грамотности и чтения. Реакция мозга подростков, чьи матери окончили меньше классов формального образования, имела в целом менее “организованный” вид и более высокий уровень фонового шума. Кроме того, кодирование гармоник речи было хуже, а постоянство ответа ниже[304]. Эта картина обработки звука, соответствующая слабой способности к чтению, подтверждалась качеством их чтения. Действительно, учащиеся, которых, по-видимому, менее активно стимулировали речью в раннем возрасте, хуже читали и были менее грамотны в подростковом возрасте.

Картина активации мозга при нехватке речевого общения выявила две проблемы: менее точную обработку деталей звука и избыточный нервный шум. Богатый звуковой опыт, достигаемый за счет занятий музыкой или изучения другого языка, может усилить обработку звуковым разумом ключевых компонентов звука, а здоровье мозга при хорошем общем физическом состоянии способствует снижению фонового шума мозговой активности. Дальше мы поговорим об этом подробнее.

Аутизм

Как правило, родители прежде всего замечают необычную или неадекватную реакцию на звуки. Дети с аутизмом часто излишне чувствительны к звукам. Или вовсе не выказывают реакцию на звуки, особенно такие, которые должны бы вызывать мощный ответ, например на голос матери. В некоторых случаях поздно развивается или вообще отсутствует речь, в других – общение затруднено, среди прочего – из-за ослабленной способности понимать и воспроизводить компоненты звуков речи, передающие намерение, привязанность и эмоции.

Иногда люди с аутистическими расстройствами почти не испытывают трудностей в понимании произносимых слов, но могут не улавливать подтекста (эмоций или нелингвистического содержания), которым они сопровождаются. Например, не чувствуют гнева или сарказма. В их собственной речи заметно отсутствие типичных частотных и ритмических колебаний. Речь таких людей звучит монотонно и автоматически, нарочито однообразно или имеет ударения в необычных местах. Отсутствие всех этих просодических нюансов в восприятии и производстве речи может быть одним из факторов, осложняющих социальное общение.

Затрудненность речи у людей с аутистическими расстройствами указывает на то, как именно можно помогать таким людям для их социального развития. Чтобы ответить на вопрос, что происходит в мозге, Николь Руссо из Brainvolts предприняла исследование звукового разума детей с расстройствами аутистического типа. В частности, Николь занялась изучением восприятия просодических элементов, особенно высоты голоса. В английском языке интонация передает эмоции (счастлив/грустен/зол) и намерение (утверждение/вопрос/сарказм). Возможно ли, что слабая слуховая обработка этих компонентов речи вносит вклад в то, что некоторые люди с аутистическими расстройствами плохо понимают подтекст речи?

Мы сконструировали слоги, состоящие из одного согласного и одного гласного, с такими интонациями, из-за которых они звучали либо как утверждения, либо как вопросы. Когда мы проигрывали их школьникам с аутистическими расстройствами, мы часто наблюдали, что слуховые реакции не следовали за меняющейся высотой слога, как это происходит у их сверстников без особенностей развития (рис. 7.4)[305]. Таким образом, в некоторых случаях проблемы с просодией (тоном голоса) у людей с такими расстройствами могут быть связаны со звуковым разумом.

Бывший воспитанник Brainvolts Дэн Абрамс, ныне в Стэнфорде, изучает связи между отделами мозга при прослушивании речи. Он обнаружил, что у детей с расстройствами аутистического спектра ухудшается связь между слуховым мозгом и лимбическими центрами (ответственными за эмоции и вознаграждение)[306]. У этих детей такие звуки речи, как голос матери, не вызывают таких же эмоциональных реакций, как у детей без особенностей развития. Это совместимо с набирающей обороты теорией о социальной мотивации в основе аутизма, которая предполагает, что при аутизме эмоциональные центры мозга недоразвиты, что снижает мотивацию получать социальный опыт и выстраивать отношения[307]. Возможно, при аутизме в звуковом разуме ослаблены биологические связи, которые превращают социальное взаимодействие в удовольствие.

Рис. 7.4. Когда мы задаем вопрос, высота голоса увеличивается. Слышащий мозг (серый цвет) обычно отслеживает изменение высоты звуков речи (черный цвет). Однако при аутизме реакция мозга не следует за траекторией высоты звука.

Иногда люди с аутизмом проявляют чрезмерную чувствительность к звукам. Испанские ученые сообщали о наличии усиленной реакции на звук, обнаруженной с помощью FFR. Возможно, это усиление отражает нарушение тормозных механизмов, в норме контролирующих слуховую систему (в том числе средний мозг). Возможно, это нарушение является биологической основой “сенсорной перегрузки”, часто наблюдаемой при аутизме[308]. Все эти связи между звуком и аутизмом указывают на разрушение обширных сетей взаимосвязи между звуковым разумом и остальным мозгом, спасибо эфферентной системе. Возможно, связь между аутизмом и звуком позволит найти индивидуальный подход для помощи в преодолении трудностей в общении, которые способны приводить к социальной изоляции.

Преимущества мозга при речевых нарушениях

Редко кто-либо обращает внимание на преимущества и уникальные возможности, которые открываются перед людьми с речевыми проблемами, такими как дислексия и аутизм.

Перед лицом речевых испытаний человек может развить творческие способности. Я думаю, каждый из нас знает человека, который мучается с языками, но блестяще реализуется в чем-то другом. Я могу привести в пример моего среднего сына. Ему было трудно учиться читать. В первом и втором классе он наблюдал за одноклассниками, которые занимались этим таинственным делом – чтением, которое ему никак не давалось. И это не тот случай, когда помогает “произнеси по буквам” и “смотри на слова”; ему была непонятна сама концепция. Что ты имеешь в виду, когда говоришь, что эти закорючки на странице – слова? Помогла программа “Восстановление чтения” (“Reading Recovery”) для государственных школ и серия книг “Книги Боба” (“Bob Books”)[309]. На сегодняшний день мой ребенок (стипендиат Родса, нью-йоркский художник, основатель Центра тюремного образования Уэсли) полностью зависим от автоматической проверки правописания, чтобы избежать ошибок типа “всигда”.

Но у нас есть и менее отрывочные доказательства развития творческих способностей у людей, испытывающих трудности в речи. Небольшая пауза перед гласной превращает “ба” в “па”. На уровне восприятия это превращение “ба” в “па” происходит очень резко. Если мы делаем в “ба” маленькую паузу, слог все еще звучит как “ба”. Пауза чуть дольше – все еще “ба”. Еще чуть дольше – “ба”. А еще совсем крошечное удлинение паузы – хлоп! Теперь это “па”. И в промежутке ничего нет. Мы однозначно слышим либо “ба”, либо “па”, как будто включаем свет. Наш звуковой разум формирует категории, к которым относит разные звуки речи. Большинство людей не смогут различить два слога “ба” с разной паузой между “б” и “а”, пока оба варианта попадают в категорию “ба”. А вот люди с дислексией иногда легче различают два звука из категории “ба”, чем люди с типичной способностью к чтению[310]. В этом отношении их звуковой разум является более проницательным и гибким, создавая творческие возможности, которые закрыты для тех, чей мозг выучился действовать в рамках неизменных категорий. Примеры творческих личностей среди людей с дислексией – Альберт Эйнштейн, Стивен Спилберг, Шер, Томми Хилфигер, Октавия Батлер, Томас Эдисон, Джей Лено, Вупи Голдберг, Ансель Адамс, Энди Уорхол и Агата Кристи.

Часто серьезные речевые проблемы при аутизме могут сопровождаться невероятным талантом в других (обычно основанных на памяти) сферах жизни. Эти таланты были впервые описаны в XVIII веке и обычно относятся к одной из пяти областей – музыке, изобразительному искусству, календарным расчетам, математике и механическим или пространственным способностям[311]. Интересно, что иногда, хотя и гораздо реже, проявляется языковая одаренность, например владение множеством языков и очень ранняя способность к чтению[312].

Половые различия и речевые нарушения

Любой школьный учитель скажет вам, что проблемы с речью непропорционально чаще встречаются у мальчиков. Действительно, среди детей с трудностями в чтении отношение мальчики/девочки превышает 2/1[313]. Нам было интересно найти какие-то подсказки, почему это так, с помощью анализа обработки звука у мальчиков и девочек. Нам также было интересно, одинаково ли мужской и женский мозг слышат мир.

В биологии половые различия проявляются во многих отношениях (а не только в очевидных), в том числе и в обработке звука. В царстве животных можно найти много примеров половых различий в коммуникации. Например, у певчих птиц обычно поют самцы, завлекая песнями самок, которые выбирают партнера для спаривания по наиболее понравившейся песне. Самцы горбатых китов тоже привлекают других китов песнями. Самки птиц лучше умеют изменять временную развертку песен, чтобы ослаблять влияние шумового фона[314]. Разница в вокализации между самцами и самками вызывает вопрос о существовании половых различий в обработке звука[315]. Но даже у представителей одного и того же пола, скажем у самок мышей, параметры слышащего мозга различаются в зависимости от того, является ли конкретная мышь матерью[316].

Мы в Brainvolts проанализировали половые различия в обработке звука у 500 детей дошкольного возраста, подростков и взрослых людей[317]. Представители мужского и женского пола различались по временной развертке ответа на звук, что было известно уже на протяжении десятков лет[318]. Однако мы обнаружили как различия, так и сходства в обработке других, ранее не исследованных компонентов звука. Среди них величина гармоник и основная частота, а также микросекундные ЧМ при переходе от согласных звуков к гласным. Мальчики и девочки дошкольного возраста обрабатывают эти компоненты звука одинаково. Половые различия появляются позже, в подростковом или взрослом возрасте (рис. 7.5). Возможно, эти различия вызываются такими факторами, как гормональные изменения или жизненный опыт. Мы этого не знаем. Другие параметры, такие как постоянство ответов и уровень фонового нервного шума, не различались у двух полов ни в каком возрасте[319].

То, как люди разных полов по-разному обрабатывают звук, помогает понять, почему представители мужского пола чаще страдают от речевых нарушений, чем представительницы женского пола. Во всех случаях, когда ответы представителей мужского и женского пола различаются, мужской ответ хуже (слабее или позднее). Это может являться биологической основой языковых различий между полами. В частности, половые различия проявлялись в изменении ЧМ и гармоник – тех самых компонентов звука, которые, наряду с постоянством ответа, наилучшим образом предсказывают речевые способности. В чем смысл таких половых различий у человека? Меня бы не удивило, если бы это слабое, но воспроизводимое различие в слухе в один прекрасный день оказалось важным для нашего общения или для чего-то еще, что нам лишь предстоит открыть.

Рис. 7.5. Половые различия проявляются с возрастом. Три компонента звука обрабатываются одинаковым образом у девочек и мальчиков дошкольного возраста. К подростковому возрасту ответы на ЧМ и гармоники начинают различаться. Взрослые мужчины и женщины отличаются друг от друга по обработке всех трех компонентов звука. Половых различий в постоянстве ответов и уровне фонового нервного шума не обнаружено ни в каких возрастных группах. Черные микшеры – женщины, серые – мужчины.

Усиливаем речь звуком

Мы уже лучше понимаем, как стратегии речевого обучения способствуют обработке звука в мозге. Если удастся предсказать способность ребенка к чтению в семь лет, исходя из показателей работы его звукового разума в том возрасте, когда он еще учится ходить, можно принять меры, чтобы негативные предсказания не реализовались. Одна из таких стратегий – вспомогательные слуховые устройства, как в школах Hyde Park. Другой пример – портативная система подсчета слов из Провиденса. Слуховые развивающие игры, разработанные Мерзеничем и Толлал, а также игрушки, которые Бенейзич придумала для маленьких детей, дополняют список. По мере того как мы больше узнаем о связи звука и речи, мы открываем все более эффективные возможности для помощи детям в развитии речевых навыков.

Сейчас активно развиваются слуховые технологии. Я надеюсь, они станут доступны повсеместно, а не только в таких избранных местах, как школы Hyde Park. У одной из моих студенток есть проблемы с речью, и она носит вспомогательное слуховое устройство, принимающее сигналы от микрофона, который я ношу на шее, как ожерелье, во время лекций. Один раз после занятий я попросила ее обменяться устройствами и была поражена, насколько отчетливо я слышала ее голос с другой стороны лекционного зала. Я представляю себе, как эта технология сможет помочь любому человеку в шумном месте. Каждый из нас получит преимущество от улучшения речевых навыков.

Поскольку я много думаю о звуке, я задаю себе вопрос, какое влияние новые способы получать звуковой опыт окажут на наш слушающий мозг. Я уже говорила, что обычно в конце дня мой муж мне читает. Но я не рассказала, что я также слушаю аудиокниги. Какое влияние это оказывает на мой звуковой разум – на то, как я читаю, говорю и думаю? Когда речь идет о понимании и запоминании, по-видимому, слушать текст – все равно что его читать[320]. В некоторых случаях, наверное, лучше слушать. Мне кажется, что Шекспира с его архаическим построением фраз легче понимать, когда слушаешь, чем когда читаешь. Кроме того, сарказм, юмор или другие эмоции в голосе актера помогают полнее интерпретировать прослушанный фрагмент. Чтение вслух также улучшает запоминание прочитанного[321]. Я склонна думать, что нам по естественным причинам легче понимать и запоминать речь в форме звуков, чем в форме печатных слов, поскольку наш слух эволюционировал за сотни тысяч лет до того, как мы начали читать и писать.

Аудиокниги расширяют диапазон ситуаций, когда мы имеем возможность читать. Я надеваю наушники, которые доставляют звук и одновременно блокируют фоновый шум, когда готовлю еду (шипение лука…), работаю, еду в поезде. Я хочу понять биологические основы различий между слушанием и чтением одного и того же текста и как они различаются у разных людей. Я бы хотела узнать, как прослушивание аудиокниг влияет на развитие звукового разума.

Глава 8

Музыка и речь: партнерство

Ритм и гармония несут с собой благообразие, а оно делает благообразным и человека, если кто правильно воспитан, если же нет, то наоборот.

Платон

Музыка – это язык.

“Это у кого такой голос?” – спрашивает мой муж, выходя в коридор, где я разговариваю с двумя мужчинами, приехавшими увезти наш старый диван. Послушав их обоих, мой муж поворачивается к одному из них и спрашивает: “Вы не думали озвучивать фильмы или использовать голос профессионально?” Я не заметила в этом голосе ничего особенного, но выяснилось, что мужчина действительно актер озвучивания. Когда живешь с музыкантом, постоянно понимаешь, о каком большом объеме звуковой информации многие из нас даже не подозревают. Мы вдвоем идем по улице и слышим звук мотоцикла. Я просто думаю: “Мотоцикл”, а мой муж слышит марку и модель. Дело в том, что занятия музыкой настраивают звуковой разум и на немузыкальные звуки.

Музыка и речь

Музыка объединяет людей и в то же время плохо годится для обмена точной информацией. Трудно сыграть на пианино дорогу к вокзалу или напеть без слов результат вчерашнего баскетбольного матча. Тем не менее связь между этими двумя способами производства звуков не является случайной. Музыканты имеют явное преимущество в обработке звуков речи, что усиливает коммуникацию посредством языка[322]. Вопрос – почему это так?

Мысль о том, что музыка может влиять на речь, была сформулирована Ани Пателем в его гипотезе с сокращенным названием OPERA[323]. Буква O в слове OPERA означает перекрывание (overlap) мозговых сетей, ответственных за музыку и речь. Буква P означает точность (precision), которая требуется в музыке. Мы понимаем речь и с иностранным акцентом, и при плохой телефонной связи, но небольшое нарушение ритма, или высоты, или гармонии могут полностью уничтожить музыкальность. Следовательно, необходимая в музыке повышенная точность позволяет музыкантам осмысливать и другие звуки. Буква E означает эмоции (emotion). Музыка влияет на центры вознаграждения, связывая звук и чувства. Буква R – повторение (repetition): оттачивание нейронных сетей, вынужденных вновь и вновь выявлять связи между звуком и смыслом при занятиях музыкой. Наконец, A обозначает внимание (attention): мы лучше выучиваем то, на что обращаем максимальное внимание. По всем этим причинам вполне логично, что человек, проводящий значительную часть дня за музыкальными занятиями, оттачивает свой звуковой разум так, что это помогает и в развитии речевых навыков.

Но и речь влияет на музыку. Разговорный английский и разговорный французский имеют разные преобладающие ритмические рисунки (в английском усиление достигается ударением, во французском – длительностью звука). Англичанин Элгар и француз Дебюсси писали музыку, близкую к родному языку в аспекте ритмического рисунка. Язык композитора оставляет след на его музыке.

Речь и музыка состоят из небольших единиц (фонемы, ноты), формирующих более длинные фразы (слова и предложения, музыкальные фразы и мелодии), которые передают информацию. В обоих случаях способ соединения малых единиц в более длинные построения регулируется правилами синтаксиса и семантики. Подобно тому как дети без формальных инструкций учатся понимать речь и говорить, мы так же без тренировок учимся запоминать и воспроизводить музыку, танцевать и притоптывать в такт музыке и ощущать передаваемые ею эмоции. Мы слышим фальшивые ноты и распознаем нарушения музыкального синтаксиса с той же легкостью, как распознаем нарушения в правилах речи. Занимаясь музыкой, мы развиваем эти способности. При занятиях музыкой нужно сыграть правильную ноту в правильное время и развивать звуковой разум, распознающий правильное и неправильное исполнение.

Музыка и речь основывается на похожих компонентах звука. Звуки речи характеризуются частотой (например, разница между “и” и “у”), временной разверткой (разница между “бил” и “пил”) или взаимосвязью между временной разверткой и частотой (разница между “ба” и “га”). Знание звуков речи – необходимое условие для обучения чтению. Проверить знание звуков речи можно примерно таким образом: “Скажи слово «пластырь» без звука «л»”. Способность выполнять такие и другие операции со звуками речи у детей, занимающихся музыкой, развита лучше, чем у их сверстников-немузыкантов, и основана на умении различать мелодии[324].

Вернемся к микшерному пульту и компонентам звука: когда мы анализируем мозг музыканта с помощью великого “да”, мы обнаруживаем усиление важнейших для речи компонентов звука (см. рис. 8.1). Один из этих компонентов – гармоника – помогает различать звук двух инструментов, играющих одну и ту же ноту, а еще помогает различать слоги речи. Другие важнейшие компоненты: временная развертка и быстрые изменения частоты, как при переходе согласных звуков в гласные и наоборот, – усиливают способность музыкантов осмысливать звуки речи.

Рис. 8.1. Музыка и речь строятся из одинаковых компонентов.

Мозг музыканта и чтение

Тот факт, что музыка усиливает обработку компонентов звука, отчасти позволяет понять, почему дети, занимающиеся музыкой, превосходят сверстников по речевым навыкам. Более того, занятия музыкой могут быть необходимы для повышения грамотности. И занятия музыкой, и чтение требуют образования связей между звуком и смыслом. Прежде чем начать читать свободно и на автомате, мы много времени проговариваем буквы. Мы узнаем, какой звук соответствует букве “д” и букве “м”. Ну а “о” – это легко. Соединяя все вместе, получаем “дом”. Одновременно мы узнаем, какие сочетания букв имеют смысл, а какие нет. Мы узнаем всякие закономерности и хитрости, что, например, букву “т” в сочетании “стн” можно игнорировать и не произносить, как в словах “грустный” и “доблестный”. Мы узнаем, возможно неосознанно, что выбор между “о” и “об” зависит от следующей буквы. Книга может быть “о бегемоте” и “об осле”, но не “об бегемоте” и не “о осле”.

Аналогичные правила существуют и в музыке. Музыканты учатся сопоставлять музыкальную нотацию с высотой звуков и длительностью пауз. То, как высоко расположена нотная головка на нотном стане, указывает, каким высоким должен быть звук. Мы узнаем, что длительность паузы зависит от того, расположен ли черный прямоугольник под нотной линией или над ней, примерно так же, как узнаем, что вертикальная палочка с полукругом сверху означает “р”, а не “ь”. Аналогичным образом с опытом музыканты понимают, что некоторые последовательности аккордов или гармонические сочетания просто “не работают”, как книга “об бегемоте”.

Кроме орфографической аналогии (звук/буква или звук/нота), между чтением слов и чтением музыки существует еще и ритмическая аналогия. Каждый год в День Мартина Лютера Кинга мы с мужем слушаем его речь “У меня есть мечта”. Но если эту речь стану произносить я, вы в нетерпении будете поглядывать на часы… Дело в том, что в значительной степени сила речи Кинга заключается в ее ритме. Ритмы, с которыми связано исполнение музыки (и неизменно сопутствующее развитие ритмических способностей[325]), очень важны для речи и чтения[326]. Дети, которых проверяли до и после музыкальных занятий или каких-то других ритмических тренировок, лучше понимали, из каких звуков состоят слова (т. е. проявляли повышенную фонологическую осведомленность)[327], лучше читали[328], и их мозг лучше обрабатывал звуки речи[329]. Самыми сложными элементами в распознавании звуков являются те, которые основаны на временной развертке, как в парах типа ба/га или ба/па. Следовательно, музыкальный (настроенный на музыку) мозг изменяет способность ребенка разговаривать и читать книги.

Анализ звуковых сцен: мозг музыканта и распознавание речи на фоне шума

Мы живем в шумном мире и, наверное, проводим больше времени в разных ситуациях, когда нам приходится напрягаться, чтобы расслышать друг друга (в поездах, самолетах, ресторанах, классных комнатах, на игровых площадках), чем в тишине. Наш мозг достаточно хорошо умеет выделять важные звуки из неважных. Это умение попадает в более широкую категорию “анализа звуковых сцен”, с помощью которой звуковой разум организует звуковое пространство, выделяя в нем осмысленные составляющие. Группируя в единое целое звуки, издаваемые собеседником, мы способны настроиться на его голос на фоне других голосов, раздающихся вокруг вас на вечеринке. Однако у одних людей эта способность развита лучше, чем у других, и в целом музыканты лучше справляются с этой задачей[330].

Впрочем, это слуховое преимущество имеется не только у опытных музыкантов. Таким же преимуществом обладают начинающие. Мы в Brainvolts имели возможность изучить восприятие речи в шумной обстановке детьми из средней школы, только начинающими заниматься музыкой. Мы оценивали их слух на фоне шума до того, как они стали заниматься музыкой, затем через год, а потом еще через год. Спустя один год наблюдалось лишь очень слабое улучшение. Но через два года регулярных музыкальных занятий дети могли справляться с гораздо более высоким уровнем шума, безошибочно повторяя произнесенные на его фоне предложения[331].

В хороших акустических условиях различия между музыкантами и немузыкантами не так очевидны. Мозг “включается” как у музыкантов, так и у немузыкантов, которые слушают речь в благоприятных условиях; лишь добавление шума позволяет проявляться особым способностям музыкантов (рис. 8.2)[332]. Похожая картина наблюдается в физиологическом ответе мозга на звук[333]. Мозг немузыкантов в неблагоприятных акустических условиях реагирует слабее, что видно как при визуализации мозга, так и при записи мозговых волн.

Рис. 8.2. У музыкантов ответ на звук более сильный (белые пятна на изображении мозга) в неблагоприятных акустических условиях (нижние рисунки). Это отражается и на форме физиологических мозговых волн.

Почему звуковой разум музыкантов так хорошо распознает речь на фоне шума? Гипотеза OPERA дает нам некоторые подсказки, и я готова предположить, что ритм и рабочая память (жизненно важные показатели для музыкантов) – еще два важнейших условия (над сокращенным названием этой гипотезы мне еще нужно поработать, OPERRAW[334] звучит так себе).

Ритм речи позволяет заполнять пробелы на фоне шума. Когда шум скрывает речь, ритм помогает предсказать слова, которые мы не слышим. По этой причине, по-видимому, барабанщики особенно хорошо понимают речь на фоне шума[335].

Если у вас хорошая рабочая память, которая необходима, чтобы следить за разговором, вы можете слышать на фоне шума лучше вне зависимости от того, занимаетесь вы музыкой или нет[336]. Но занятия музыкой – хороший способ укрепить память[337]. Для осмысления звуков нужно уметь думать. Саксофонист Джо, у которого очень хорошая рабочая память, может использовать ее в любых заданиях. Великолепная способность музыкантов отслеживать изменения высоты звука[338] и звуковых последовательностей[339] вносит вклад в их умение слышать на фоне шума самые длинные и сложные в семантическом плане предложения.

Хотя некоторые исследователи с этим не согласятся, на мой взгляд, данные сводятся к тому, что музыканты по каким-то причинам – будь то сочетание усиленной обработки звука в мозге, ритмических способностей и мощности рабочей памяти или же какие-то пока что неизвестные факторы – просто умеют настраивать свой звуковой разум таким образом, чтобы эффективно анализировать звуковые картины.

Среди музыкантов способность слышать на фоне шума зависит от длительности практики и от возраста, когда они начали играть. И эта связь показывает, что преимущества от занятий музыкой продолжают нарастать с опытом.

Часто при взрослении, даже при всем желании играть, мы прекращаем занятия музыкой. Но положительный эффект от занятий остается, по крайней мере в некоторой степени, даже если вы больше не играете. Занятия музыкой – это хорошая инвестиция, которая окупается в молодости[340] и продолжает приносить дивиденды даже через десятилетия[341]. Когда мозг научился создавать прочные связи между звуком и смыслом, он продолжает наращивать эту способность автоматически.

Нейрообразование

Учителя постоянно говорят мне, что дети, которые занимаются музыкой, лучше учатся в школе. Они видят это каждый день и расстраиваются, что другие не могут оценить то, что столь очевидно для них. Они спрашивают меня: “Что происходит в мозге?” Примерно десять лет назад судьба свела меня с Маргарет Мартин, организовавшей в Лос-Анджелесе благотворительный проект “Гармония” (Harmony Project), цель которого заключается в том, чтобы снабдить музыкальными инструментами детей, не имеющих возможности заниматься музыкой, и обеспечить им самое качественное музыкальное обучение. Маргарет имеет ученую степень по медицине и поэтому тщательнейшим образом записывала результаты. Она не понаслышке знает, что музыка способствует школьной успеваемости. “Нина, я понимаю, что музыка может помочь детям из групп риска не вылететь из школы, – сказала она мне, – и часто они первые из всей семьи, кто поступает в вуз. С вашей помощью мы сможем докопаться до того, как это работает, и в результате сможем помочь большему количеству людей”. Так началось наше сотрудничество.

Одновременно у меня произошел почти такой же разговор поближе к дому – с руководительницей музыкального образования государственных школ Чикаго Кейт Джонсон. Она преподавала в школе, в которой музыкальное образование было обязательной частью программы, как английский язык, история и математика. Таким образом, примерно в одно и то же время Brainvolts включилась в два крупных, логистически непростых, долгосрочных нейрообразовательных проекта по изучению влияния музыкального опыта на звуковой разум[342].

Музыка в естественных условиях

Нам не терпелось начать эти исследования, поскольку оба проекта открывали необычную возможность увидеть влияние музыкального опыта на нервную систему в естественных условиях. Под естественными условиями я понимаю долгосрочные и успешные программы музыкального образования, а не искусственные программы, придуманные учеными. Это была возможность исследовать биологическую основу взаимосвязи музыки, обучения и школьной успеваемости в реальном мире через призму звукового разума[343].

В проекте “Гармония” участвовали маленькие дети (второклассники), которые только начинали заниматься музыкой. Проект возглавила аспирантка Дана Страйт, руководившая группой из четырех человек, которые проводили исследования – я не шучу – в кладовке. На протяжении трех лет они периодически выносили все швабры и пылесосы, какие-то коробки, старые компьютерные мониторы и поломанные музыкальные инструменты, чтобы оборудовать лабораторию. В этом пространстве, далеком от идеалов звуко- и электрической изоляции, они проводили трехчасовые сеансы со школьниками, проверяя их способность слышать на фоне шума, читать и понимать, а также измеряя реакцию их мозга на звуки.

Проект с участием старшеклассников из Чикаго был ближе к дому, но протокол по объему был в четыре раза больше. Учащиеся государственных школ Чикаго участвовали в проекте, начиная с девятого класса и до окончания школы. Для большинства из них этот первый год в старшей школе был первым опытом музыкального обучения. Большую часть измерений мы провели дома в Brainvolts. Под руководством Дженнифер Кризман[344] мы также периодически устраивали выездные тестирования в школах, участвующих в исследовании: засучив рукава, десяток студентов и сотрудников Brainvolts направлялись караванами в чикагские кварталы с компьютерами, кипами рабочих материалов, нейрофизиологическим оборудованием и достаточным количеством еды, чтобы все могли продержаться в течение целого дня безостановочного сбора данных. Мы проделывали это на протяжении пяти лет, тестируя более 200 участников ежегодно.

Каким-то образом в обоих проектах (я упомянула, что мы вели их одновременно?) мы умудрились успешно перемещать команды и оборудование и туда, и сюда, проследив при этом, чтобы никакие важные элементы не менялись от года к году. Все это время Джен и Дане нужно было следить, чтобы все участники мероприятия (учителя, родители, администрация, обслуживающий персонал…) оставались довольны и год за годом возвращались на каждый следующий сеанс.

Музыкантами рождаются или становятся?

Одна из самых серьезных тем для критики “преимущества музыканта” – тема причинности. Корреляция не означает причинную зависимость. Джоди, которая 20 лет играет на фортепиано, имеет больше белого вещества, чем Пит, который никогда не дотрагивался ни до одного инструмента. Означает ли это, что в мозге Джоди образовалось больше белого вещества благодаря исполнению музыки? Или она такой родилась? Может быть, белое вещество работает в мозге каким-то таким образом, что это породило в ней интерес к музыке и когда-то впервые подтолкнуло сесть за пианино. Была ли какая-то биологическая причина, которая заставила четырехлетнего Фреда с его необычайно развитой правой моторной корой тащить родителей к скрипичному мастеру?

Невозможно утверждать, что во влечении к музыке нет никакого “природного” аспекта. Мозг и тело человека могут способствовать тому, что он сделается музыкантом. Но по наблюдениям моего мужа, который не первый десяток лет преподает музыку, наибольших успехов достигают те, кто хочет играть. Изучение того, что нам действительно нравится, формирует наш звуковой разум. Поэтому предмет нашего исследования находится на стороне “воспитания”, поскольку именно в области воспитания мы имеем возможность что-то совершить.

Вопрос причинности, он же “природа против воспитания”, решается с помощью так называемых лонгитюдных исследований – долгосрочных наблюдений за одними и теми же людьми, позволяющих сравнивать участников с ними самими. Такие исследования представляют веские доказательства, что “воспитание” в форме музыкального образования меняет звуковой разум вне зависимости от начальных условий. Участники из контрольных групп обычно проводят такое же количество времени, что и музыканты, за каким-то другим здоровым занятием (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Лонгитюдное нейрообразовательное исследование.

Что мы узнали

Усиление обработки звука звуковым разумом может помочь улучшить школьную успеваемость и умение слушать, что наблюдалось у детей, занимавшихся музыкой[345]. Среди младших школьников из Лос-Анжелеса и подростков из Чикаго усиление обработки некоторых компонентов звука имело место только в мозге детей, занимающихся музыкой. Это те самые компоненты звука, которые нужны для чтения и развития речи (рис. 8.1)[346]. Мозг лучше настраивается на гармоники, которые мы используем для идентификации звуков речи, и на отслеживание временной развертки и ЧМ, происходящих при переходах между согласными и гласными звуками и обратно. Кроме того, эти эффекты наблюдаются, даже когда обучение музыке начинается в позднем детстве, в нашем случае – у чикагских старшеклассников, что свидетельствует о достаточной гибкости мозга в отношении слухового обучения.

Brainvolts – не первая и не единственная научная группа, проводившая лонгитюдные исследования влияния музыки на мозг и речевые навыки. Группа Мирей Бессон во Франции установила, что обработка параметров временной развертки и длительности (но не высоты) звуков речи усиливается у детей восьми–десяти лет после года занятий музыкой[347]. Усиление обработки звука в мозге сопровождалось усилением речевого интеллекта, чтения и когнитивных способностей, которого не наблюдалось в контрольной группе детей, такое же время занимавшихся рисованием[348]. Другие исследователи отмечали усиление внимания, памяти[349] и обработки слуховой информации[350], успехи в освоении второго языка[351], расширение словарного запаса[352], повышение ответственности и дисциплины[353], а также развитие способности не отвлекаться на посторонние звуки[354]. Лонгитюдные исследования подтвердили ускорение взросления мозга, которое мы наблюдали[355], а Джон Айверсен (прославившийся благодаря какаду Снежку) возглавил проект “Симфония” (SIMPHONY) в Сан-Диего, направленный на изучение мозга детей, занимающихся музыкой.

Музыка компенсирует влияние бедности на мозг

Бедность – это фактор риска, повышающий вероятность появления многих проблем со здоровьем, включая нарушения звукового разума[356]. В наших музыкальных проектах в Чикаго и Лос-Анжелесе мы работали с детьми из малообеспеченных районов, посещавшими школы, в которых более 85 % семей имели право на бесплатные обеды.

Рис. 8.4. Картина мозговой активности при нехватке речевого общения (вверху) может компенсироваться музыкой (внизу).

Рис. 8.5. По сравнению с обычным мозгом (в центре) бедность (слева) усиливает шум и снижает сигнал, тогда как занятия музыкой усиливают сигнал (справа).

У участников исследований было выявлено снижение ответа на ключевые компоненты звуков речи. Это касалось гармоник, более медленной реакции мозга на переход от согласных к гласным звукам (ЧМ) и снижения стабильности ответа нейронов (постоянства)[357]. Ослабление обработки звука дополняется избыточным нервным шумом, что-то вроде мозговых помех. Влияние бедности на мозг проиллюстрировано на рис. 8.4, где фейдеры микшерного пульта для компонентов звука опущены, а нервный шум усилен. Снижение сигнала и усиление фона являются помехами для обработки звука, как показано на рис. 8.5.

Музыканты слышат звук отчетливее за счет более эффективной обработки компонентов звука, что повышает громкость сигнала. Таким образом, занятия музыкой отчасти сглаживают влияние бедности на мозг, усиливая его ответ на гармоники и важнейшие параметры временной развертки, хотя и не способствуют увеличению постоянства. Есть и другие стратегии для компенсации этого влияния. Двуязычность усиливает звуковой сигнал в мозге, а занятия спортом снижают шум. Исследование обработки компонентов звука звуковым разумом позволяет увидеть различные и взаимодополняющие механизмы, действующие в мозге музыкантов, двуязычных людей и спортсменов.

Закрываем разрыв в школьной успеваемости

Дети из малообеспеченных семей часто хуже овладевают чтением и другими учебными навыками, чем их более обеспеченные сверстники[358]. По мере взросления детей этот разрыв в школьной успеваемости только увеличивается[359]. В Лос-Анджелесе мы обнаружили снижение показателей по чтению у второклассников из малообеспеченных семей, что, к сожалению, является типичной тенденцией. Напротив, дети, участвовавшие в Harmony Project, сохраняли навыки чтения[360].

Вы не становитесь спортивнее, смотря футбол

Слушать музыку полезно для релаксации, снижения стресса и регуляции настроения[361]. Это также способствует временному усилению внимания, памяти, двигательной синхронизации и интеллекта[362], скорее всего за счет усиления синтеза дофамина при прослушивании приятной музыки[363]: хорошее настроение помогает умственной работе[364]. Более того, слушать музыку полезно больным с такими неврологическими нарушениями, как деменция и болезнь Паркинсона, а также при восстановлении после инсульта[365]. Однако вопреки популярному мнению о пользе классической музыки для ребенка в коляске или даже в утробе матери, на настоящий момент у нас явно не хватает доказательств того, что слушание музыки оказывает долгосрочное влияние на звуковой разум.

Как показали результаты проекта “Гармония”, для изменения обработки компонентов звука в мозге нужно активно заниматься музыкой. Проект начался с ознакомления с основными принципами музыки, включая внимательное и сосредоточенное прослушивание музыки, но без длительной игры на инструменте. Заметных изменений в мозге не наблюдалось до тех пор, пока дети не переходили к этапу тренировок[366]. Для изменения ответа мозга нужны занятия музыкой. Долгосрочные изменения в обработке звука мозгом происходят только в результате тренировок, повторений и практики.

Для изменения мозга нужно время

Часть моей работы заключается в том, чтобы просматривать резюме и заявки на поступление в аспирантуру. Все больше людей сообщает о самом разнообразном опыте, но при этом на эти разнообразные дела затрачивается все меньше и меньше времени. Одни пять минут провели в Эквадоре, другие пять минут пробыли вожатыми в летнем лагере, третьи пять минут занимались гончарным делом. Однако, по моему опыту, самые лучшие аспиранты – это те, кто занимался одним или двумя делами на протяжении длительного времени.

В лонгитюдных исследованиях в Чикаго и Лос-Анжелесе не было выявлено изменений в обработке звука в мозге после одного года музыкальных занятий. Глубинные изменения в обработке мозгом компонентов звука, необходимых для речи, наблюдались только через два года игры на инструменте[367]. Вывод таков: влияние музыкального образования на мозг не проявляется быстро или при частой смене деятельности, вне зависимости от того, насколько полезной могла бы быть эта деятельность. Возможно, отсутствие быстрых изменений кажется недостатком, но у этого явления есть позитивная сторона: представьте себе, какая путаница возникнет, если наш мозг будет постоянно изменяться на глубинном уровне. То, кем мы становимся в биологическом плане, зависит от долгосрочной и стабильной деятельности.

Итак, о музыке

Если бы мне нужно было за пять минут представить преподавателям, родителям, медицинским работникам и любому, кто хотел бы меня послушать, биологические доказательства положительного влияния музыкального образования, я бы сказала следующее.

• Звуковой разум обширен. В него вовлечены наши мысли, чувства и движения. Музыка чрезвычайно хорошо помогает задействовать звуковой разум целиком. Посредством вовлечения звукового разума занятия музыкой формируют мозговые сети, усиливая обработку звука.

• Навыки и активность мозга, улучшающиеся в результате занятий музыкой, во многом такие же, как требуются для речи и чтения.

– Занятия музыкой улучшают школьную успеваемость.

– Занятия музыкой помогают перекрыть провал в школьной успеваемости между богатыми и бедными.

• Влияние занятий музыкой на мозг не зависит от:

– музыкального инструмента (да, пение тоже считается);

– жанра музыки;

– типа занятий (индивидуальные или групповые);

– режима занятий (в классе или в виде частных уроков);

– учителя (учитель из государственной школы или музыкант без формального преподавательского образования).

• Обработка звука в мозге меняется в результате исполнения музыки. Пассивного слушания недостаточно.

• Влияние занятий музыкой продолжается и после взросления.

– Занятия музыкой усиливают обработку звука в мозге еще долгое время после завершения занятий, даже в пожилом возрасте.

• Занятия музыкой не дают результата быстро. Для изменения мозга требуется время и настойчивость.

• Музыка необычайно хорошо формирует чувства общности.

– Она способствует социальному сближению и единству целей представителей группы, способствуя единению и эмоциональной предрасположенности к совместной работе.

– Это универсальный способ общения, имеющий исторические традиции во всех культурах. Это связано с тем, что звуки музыки приводят к вовлечению нашего чувственного и когнитивного аппарата.

– Синхронные движения предрасполагают нас к сотрудничеству.

• Кроме научных доводов, нужно учесть экономические[368]. Музыкальное образование может уберечь детей от беды, что позволит сэкономить на медикаментозном лечении и тюремном содержании[369].

Но существует также нематериальный довод в пользу музыкального образования: одно из самых важных преимуществ музыкального образования трудно оценить количественно[370]. Музыка поддерживает развитие ребенка в самом общем смысле – она способствует долговременной дружбе, сосредоточенности и дисциплине, которые вырабатываются за годы регулярных занятий, социальному общению при игре в коллективе, уверенности в себе за счет игры на сцене. Музыка вносит в обучение ребенка новое измерение, которого нет ни в каком другом школьном предмете. Игра на инструменте – это невербальная форма мышления и знания, это способ приближения к более высокому и полному сознанию, к пониманию себя, а также путь развития эстетических чувств[371]. Как писал педагог Беннет Реймер, “музыка является частью базового образования, поскольку музыкальный опыт необходим всем людям для реализации их человеческой сущности”[372]. Эти нематериальные факторы вполне реальны, но, в отличие от когнитивных и речевых навыков, их трудно измерить. Вряд ли будут проведены клинические испытания для проверки, является ли музыка эффективным инструментом для достижения этих менее очевидных преимуществ. На самом деле каждый уровень контроля в экспериментах по влиянию музыкального образования часто скрывает эти нематериальные аспекты, которые делают музыку музыкой.

Я ученая, и все же я считаю, что у научного подхода нет инструментов для поиска ответов на все вопросы. Неизмеряемая польза от занятий музыкой не менее реальна и не менее важна, чем измеряемая. И я имею все основания ожидать, что эти неизмеряемые факторы вносят вклад в те параметры, которые мы способны измерять.

Музыкальное образование и звуковой разум

Как выглядело бы музыкальное образование в идеальной ситуации, если бы у нас были все необходимые ресурсы, чтобы сделать его частью базового образования? Музыкальное образование в простейшей форме не требует роскошных инструментов или оборудования. Первый инструмент, который есть у ребенка, это его голос: на самом деле первый инструмент, которым овладели люди, это поющий голос, появившийся за тысячелетия до первых музыкальных инструментов[373]. Для создания ритмичных звуков не нужно ничего, кроме рук или каких-нибудь горшков, чашек и деревянных ложек. Никогда не рано начать заниматься музыкой.

Изабель Перетц, которая три последних десятилетия изучала нейрокогнитивные аспекты восприятия музыки у самых разных людей – от музыкальных гениев до тех, кто неспособен сыграть простейшую мелодию, утверждает, что музыкальность есть у всех. На одном конце нормального распределения находятся 2,5 % людей, которых можно назвать музыкально одаренными, а на другом – 2,5 % полностью немузыкальных людей. Изабель говорит: “Важно отметить, что подавляющее большинство людей может достичь профессионального уровня при достаточном количестве практики”[374].

Преподавание музыки – это способ приобщения к культуре, создания ощущения общности и принадлежности. Прекрасная учебная программа – прекрасный учитель[375]. Я считаю, что наша образовательная система должна поощрять лучших учителей музыки.

Обычно мы спрашиваем участников наших исследований, как часто они играют музыку наизусть (“от мозга отскакивает”) и как часто смотрят в ноты[376]. Я была удивлена, когда узнала, что почти все попадают в одну из двух категорий. Почему не учить людей обоим подходам? Дети любят подражать. Покажите им, как играть произведение, и дайте возможность повторить за вами. Потом покажите, как это записано нотами, чтобы соединить одно с другим. Я называю это музыкальным двуязычием. Умение играть путем имитации, читать ноты и импровизировать расширяет диапазон возможностей музыкантов. Хотя любой музыкальный подход сам по себе может изменять звуковой разум в лучшую сторону, “музыкально двуязычные” люди, по-видимому, имеют наиболее хорошо настроенный слышащий мозг[377]. Чтение нот способствует владению речью. Вообще говоря, чтение нот и чтение слов осуществляются за счет частично перекрывающихся мозговых ресурсов, и, практикуясь в одном, вы развиваете и другое[378]. Я благодарна моему учителю игры на фортепиано, который помогает мне работать над аккордами и гармониями в рок-музыке и джазе, направляет меня в импровизации и учит играть Бетховена.

Удивительно, но, по-видимому, не так много механизмов способствуют переходу от научной работы или профессиональной игры на сцене к преподаванию музыки или медицине. Стабильная работа в области образования или медицины могла бы дополнять выступления на сцене. Музыкантов, ученых, музыкальных терапевтов и врачей разделяют барьеры. Все эти специалисты делают что-то для помощи детям с речевыми нарушениями или, например, для восстановления больных после инсульта. Подвижка в сторону более раннего и более глубокого музыкального образования (обучение имитации, чтению нот, импровизации) и расширения спектра музыкальных стилей помогли бы этим группам сблизиться. Видимо, мои взгляды на преподавание музыки соответствуют моим научным предпочтениям работать на стыке разных дисциплин.

Занятия музыкой изменяют звуковой разум в лучшую сторону. Как ученая, я могу сказать, что в образовании и медицине стоит отнестись к музыке со всей серьезностью.

Глава 9

Двуязычный мозг

Одно яйцо – это “un oeuf”, но достаточно ли одного языка?[379]

Если бы я могла выбрать для себя сверхспособность, я бы хотела иметь возможность говорить на любом языке.

В книге “Бесцветный” Тревор Ноа рассказывает, как в школе благодаря языку ему удалось преодолеть границы группировок, основанных на цвете кожи. Расовая напряженность в Южной Африке подразумевает лингвистическую поляризацию: белые говорят на африкаанс, тогда как черные в основном пользуются племенными языками для всех целей, кроме деловых. Ноа – полукровка и говорит и на африкаанс, и на языке коса, что открыло ему доступ в группы и белых, и черных. Язык дал ему возможность быть принятым одноклассниками обоих цветов кожи и стать одним из немногих, кто мог вращаться в обеих социальных сферах. Я бы хотела иметь способность говорить на языке любого встреченного мною человека, чтобы контактировать на глубоком уровне, доступном только через общность языка. Ощущение принадлежности хотя бы отчасти возникает из-за того, что сети звукового разума настроены на одни и те же звуки.

В мире в целом больше половины людей говорит на нескольких языках[380]. Но совсем другая ситуация в США, где лишь один человек из пяти говорит больше чем на одном языке[381]. Чем мозг двуязычного человека отличается от мозга одноязычного человека? Если, говоря на втором языке, мы расширяем словарный запас, пополняем понимание грамматики и расширяем диапазон языковых звуков и ракурсов, не получаем ли мы и что-то еще? Этими вопросами занимаются уже долгое время.

Из-за возможности негативного влияния на экономику или из-за опасений за собственную безопасность на протяжении всего существования человечества, с самых ранних исторических времен, люди стремились очернить “других”. Слово “варвар” происходит от звуков “бар-бар-бар”: так греки передразнивали чужеземцев, подразумевая, что те недостаточно умны, чтобы говорить на “нормальном” языке. Совсем недавно, еще в середине XX века, в научной среде в США преобладало мнение, что люди, говорящие на других языках, даже если они при этом хорошо говорят по-английски, имеют менее развитые умственные способности по сравнению с теми, для кого английский язык родной[382]. “Нет сомнений в том, что ребенок, выросший в двуязычной среде, неполноценен в речевом развитии”, – говорилось в учебнике по детской психологии 1952 года[383]. В значительной степени предвзятость против двуязычности была связана с ростом числа иммигрантов из Южной и Восточной Европы. Иммиграционная комиссия под руководством У. Диллингема, созданная в 1907 году, заключила, что иммиграция из этих регионов представляет серьезную угрозу для американского общества. Были введены экзамены на знание английского языка и культуры, и на основании результатов было установлено, что европейские иммигранты на острове Эллис[384] того времени были “слабоумными” по сравнению с осевшими и ассимилировавшимися иммигрантами из англосаксонских стран и стран Северной Европы, прибывшими на 40 лет раньше[385]. После заключения комиссии были введены экзамен на грамотность и квоты на въезд иммигрантов из разных стран, что на несколько лет снизило уровень иммиграции, полностью остановив иммиграцию из Азии.

С того времени позиция смягчилась. Обычно считается, что двуязычность в чем-то может давать преимущества, но в чем-то является недостатком, если ввести поправку на такие параметры, как срок проживания в США, которые ускользнули от внимания членов иммиграционной комиссии сто лет назад.

Давайте рассмотрим двуязычность через призму звукового разума и выясним, что звуковой разум можем рассказать об этой сверхспособности.

Языковая настройка звукового разума

Любой человек способен говорить на любом языке: анатомия речи универсальна. Однако взрослому человеку бывает трудно адаптироваться к звукам иностранного языка. Практически в любой паре языков найдутся несовместимые звуки. Рассмотрим временные компоненты звука. Слова “бил” и “пил” различаются по времени начала колебаний голосовых связок по отношению к моменту открытия губ (так называемому времени появления голоса). Если голос включается сразу, получается “б”, а если чуть-чуть позже, выходит “п”. В некоторых языках существует еще и “предвключение” голоса. Это когда колебания связок начинаются еще до того, как раскрываются губы. Для англоязычного человека такая ситуация почти незаметна, такой звук все равно звучит как “б”. Но, например, в хинди такие согласные относятся к отдельному классу и легко распознаются[386]. В английском языке это не нужно, и поэтому звуковой разум англоязычного человека не затрачивает энергию на распознавание таких звуков[387].

Принцип разделения звуков речи по перцептивным категориям называется (неожиданно!) категориальным восприятием[388]. В английском языке превращение “бил” в “пил” осуществляется за счет добавления паузы длиной в 50 мс. А что будет, если пауза длится 25 мс? Мы услышим нечто среднее между “бил” и “пил”? Этот вопрос был изучен достаточно досконально, и ответ на него однозначно отрицательный. Если изменять длительность паузы, скажем, от 0 до 50 мс с шагом в 5 мс, превращение “б” в “п” резко произойдет где-то при паузе 30 мс. Все, что произносится с паузой от 0 до 25 мс, звучит как “б”, все, что с паузой до 30 до 50 мс, – как “п” (рис. 9.1). Ни при каком времени появления голоса гибридного звука б/п не получается. Отвечая на вопрос “Одинаковые или разные?” при прослушивании пары звуков с паузами длительностью 20 или 30 мс, англоязычный человек без каких-либо затруднений выберет ответ “разные”, поскольку эти звуки находятся с разных сторон от границы категорий б/п. Но такое же различие в 10 мс при паузах 30 или 40 мс определит выбор “одинаковые”. Оба слова попадут в категорию “пил”, поскольку при нашем языковом опыте их трудно различить.

Рис. 9.1. Категориальное восприятие. При увеличении времени появления голоса до 30 мс наш воображаемый слушатель в 100 % случаев будет слышать слово “бил” (серая линия). Затем восприятие “бил” исчезает полностью (0 %), и в 100 % случаев человек однозначно слышит “пил” (черная линия).

Вот почему людям, у которых родной язык английский, так трудно распознавать согласные с “предвключением” голоса в хинди. У нас нет для них категории. Но хотя исходно такие люди неспособны отличать согласные с “предвключением” от привычных им согласных, практикуясь, они могут этому научиться. Выпускница Brainvolts Келли Трембли обучала англоязычных людей слышать различия в звуках, создаваемые “предвключением” голоса, которые так легко слышат люди, говорящие на хинди. При достаточной тренировке у них получалось услышать разницу, и соответствующим образом изменялся ответ их слухового мозга[389].

Восприятие звуков может отразиться на их произношении. Когда японцы тренируются различать “р” и “л”, это положительно отражается на их способности произносить эти звуки: так работают сети звукового разума[390]. Я на себе испытываю эту связь между слуховой и двигательной системой – между слушанием и произношением, когда перемещаюсь между США и Италией. Приезжая в Италию, я говорю по-итальянски, и поначалу мне кажется, что у меня во рту камни. Но через несколько дней погружения мой разговорный итальянский становится свободным. И такое же отставание я ощущаю при возвращении в США.

Мозг производит MMN (негативность рассогласования) в ответ на изменение в регулярной последовательности звуков. Чем сильнее звуковое различие в парах, тем больше MMN. Вспомните, что относительная высота пиков на спектре звуков речи является теми компонентами звука, которые определяют, какой звук был произнесен. В эстонском языке (рис. 9.2, вверху) есть четыре гласных звука /o/, /õ/, /ö/ и /e/, которым в спектре соответствуют пики на частоте 850, 1300, 1500 и 2000 Гц. Звуковой разум эстонцев систематически различает эти звуки. Пары более сильно различающихся звуков (например, /e/ против /o/) производят более сильную MMN, чем пары более близких звуков (например, /e/ против /ö/).

Однако языковой опыт подрывает этот принцип. В языке эстонцев много общего с языком их соседей финнов. В обоих языках есть /e/, /ö/ и /o/. Но в финском языке нет звука /õ/ (рис. 9.2, внизу). На основании акустических различий мы должны наблюдать усиление MMN при сравнении /e/ c /ö/, /õ/ и /o/ соответственно. Именно это мы и наблюдаем у эстонцев. Но не у финнов. Ответ на звук /õ/ не сильнее, чем на звук /ö/; на самом деле он слабее. Таким образом, дело не только в том, насколько сильно в акустическом плане различаются гласные звуки, но и в том, присутствуют ли они в вашем звуковом разуме. Мозг в большей степени настроен на звуки вашего родного языка, чем на звуки других языков[391]. Аналогичным образом высота голоса, имеющая фонетическое значение в китайском, но не в английском языке, вызывает более значительную MMN у китайцев, чем у американцев[392].

Рис. 9.2. Четыре гласных звука /o/, /õ/, /ö/ и /e/ характеризуются пиками на частоте примерно 850, 1300, 1500 и 2000 Гц соответственно. В 100 % случаев звук с пиком на частоте 1300 Гц идентифицируется эстонцем как / õ/. А в финском языке (внизу) такого звука нет.

Когда речь начинает влиять на обработку звука в мозге? Для ответа на этот вопрос группа Ристо Наатанена провела анализ MMN в ответ на эти гласные звуки у финских и эстонских младенцев. В шестимесячном возрасте мозг эстонцев и финнов обрабатывает звук /õ/ одинаковым образом. Но уже в год появляется картина, характерная для взрослых эстонцев или финнов[393]. Такие же результаты были получены и для других языков. Например, японские и американские малыши в возрасте от шести до восьми месяцев одинаково различают звуки “r” и “l”. Однако уже к году американские дети делают это гораздо лучше, тогда как у годовалых японцев эта способность становится хуже, чем раньше[394]. Таким образом, специфические для родной речи звуки начинают формировать звуковой разум в раннем возрасте[395].

Это в значительной степени объясняет, почему лучше всего рано начинать учить второй язык. Молодому мозгу легче выучивать новые звуки и распределять их по категориям. Человек, который учит второй язык в детстве, почти всегда имеет менее выраженный акцент по сравнению с человеком, который начинает учить язык во взрослом возрасте, поскольку дети способны воспринять тонкости произношения изучаемого языка еще до того, как языковой опыт закрепил границы категорий восприятия, за которые потом трудно выйти[396]. Изучение другого языка в более раннем возрасте также означает, что у вас больше времени на формирование связей между звуком и смыслом, которые соответствующим образом изменяют звуковой разум. Как и в случае музыкальных занятий, важную роль играет возраст, когда начато изучение второго языка, и длительность его использования.

Двуязычный мозг – не сумма двух одноязычных мозгов

Если вы одинаково владеете двумя языками и ведете беседу на одном из них, отключаете ли вы полностью второй язык? Некоторые считают, что это возможно, но появляется все больше доказательств, что второй язык никогда полностью не отключается[397]. Оба языка остаются “доступными” двуязычному человеку, даже если в данный конкретный момент он говорит лишь на одном.

Представьте, что вам на экране компьютера показывают сетку из пятидесяти клеток с разными картинками. Там изображены предметы домашнего обихода, животные и т. д., и вы должны как можно быстрее выбрать правильный предмет, когда слышите соответствующее слово. Приготовьтесь, первое слово – “ка…”. И вот, пока слово еще не произнесено полностью, ваши глаза уже скользят по экрану, сужая выбор на “катере”, “карте” и “капле”. Начальные звуки “ка” настроили ваш мозг на ограниченный набор предметов, начинающихся с этих звуков, еще до того, как слово прозвучало целиком. Но если вы в равной степени владеете русским и испанским языками, звуки “ка” дополнительно активируют в вашем мозге слова из испанского языка. Вы не сможете немедленно отбросить изображение лошади (caballo), грузовика (camion), щенка (cachorro) или коробки (caja), которые ни на секунду не отвлекут человека, владеющего только русским языком. И поэтому, даже если вы способны выполнить задание без единой ошибки, это потребует чуть больших затрат труда. Вероятно, вы будете действовать чуть медленнее, поскольку ваш первый раунд отбора сужает число кандидатов до семи, а не до трех. Аналогичный эксперимент, в котором отслеживают движения глаз, подтверждает, что двуязычному человеку действительно требуется дольше смотреть на предметы со сходным звучанием в том языке, который в этом эксперименте не используется[398].

Мы наблюдаем перекрестное влияние языков на биологическом уровне. Вспомните, что мозг особенно хорошо чувствует изменение в предсказуемой последовательности. Ответ мозга, называемый N400 (отрицательно направленная мозговая волна, наблюдающаяся через 400 мс после начала звука), указывает на семантическое несоответствие, в отличие от MMN, свидетельствующего об акустическом несоответствии. Если вы услышите: “Самолет сел в аэропорту”, реакции N400 не будет; в предложении не нарушена семантика. Но фраза “Самолет сел на грейпфрут” вызовет N400, поскольку нарушает семантическое ожидание. В одном хитром исследовании ученые воспользовались этой нервной реакцией, чтобы изучить перекрестное влияние языков. Они опрашивали людей, одинаково владеющих английским и китайским языком, связаны ли между собой в семантическом плане пары английских слов (“муж – жена”) или не связаны (“поезд – ветчина”). Но отбор слов был проведен очень тщательно. В некоторых случаях китайские эквиваленты были логографически и фонологически схожими. Китайские слова “поезд” (火车) и “ветчина” (火腿) начинаются с одного и того же знака и произносятся похоже (примерно “хуо”). Это сходство слов в китайском языке повлияло на ответ N400, поскольку, по-видимому, участники эксперимента спонтанным образом учитывали китайский перевод этих слов. Пары слов, не соответствующих друг другу в английском языке, но имевших сходство в китайских переводах, вызывали менее выраженный ответ N400, чем пары, в равной степени не соответствующие друг другу в обоих языках, как “яблоко – стол” (苹果 – 桌子)[399]. Знание китайского не влияло на обработку таких пар английских слов звуковым разумом.

Итак, двуязычные люди не полностью “отключают” один из языков в тех ситуациях, когда требуется только второй. Но давайте посмотрим, что из этого следует. Более медленная реакция на слова при наличии дополнительных лексических возможностей не означает, что это плохо, если только вы не стремитесь быть самым быстрым в таком эксперименте. Вполне вероятно, что эти дополнительные лингвистические возможности обеспечивают более богатую основу для мышления, вызывая воспоминания и другие ассоциации, формирующие связи между звуком и смыслом. Таким образом, двуязычный мозг – это не сумма двух одноязычных мозгов. Языки в двуязычном мозге взаимодействуют друг с другом, вызывая проблемы, но и обеспечивая преимущества. Способность говорить на нескольких языках влияет на то, как звуковой разум заставляет нас чувствовать, думать и двигаться.

Оборотная сторона: чего двуязычные люди лишаются?

В целом у двуязычных людей словарный запас в каждом из языков меньше, чем у людей, говорящих лишь на одном языке[400], поскольку на каждом из двух они говорят меньше времени. Это может быть недостатком, поскольку недостаточный словарный запас иногда ошибочно истолковывается как речевое нарушение. Есть и соответствующие трудности с поиском слов. Быстро и свободно подобрать подходящее слово двуязычным людям сложнее[401], предположительно из-за перекрестного влияния между языками[402].

Кроме того, по-видимому, двуязычным людям сложнее понимать речь на фоне шума[403], чем одноязычным людям. Представьте себе ситуацию, когда фоновый шум – это звук других голосов. Вы владеете одинаково испанским и английским языками и ужинаете со своей англоговорящей подругой в шумном ресторане. У вас двойное неудобство: недостаточный сигнал и недостаточные знания[404]. Возможно, у вас меньший словарный запас в английском, чем у вашей подруги. Но в то же время ваш общий словарный запас (суммарно в двух языках) больше[405]. И вот вы с подругой разговариваете о фильмах ужасов, и она упоминает, что видела фильм “Мизери”, а вы удивляетесь, почему она вдруг говорит об отсутствии доступа к своему голосовому помощнику на айфоне (“seen Misery” звучит как “sin mi Siri” – “без моей Сири”). Окей, это пример искусственный и натянутый, но вы понимаете, в чем суть. Из-за меньшего языкового опыта (в данном случае с английским) двуязычный человек в меньшей степени знаком с лингвистическими подсказками, помогающими заполнять пробелы в речи в шумной обстановке. Более низкое знание языка в сочетании с активацией большего количества лингвистических конкурентов приводит к затруднению восприятия речи в шумной обстановке (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Двуязычные люди лучше распознают неречевые звуки на фоне шума и хуже – речевые, чем одноязычные люди. По оси Y указана максимальная величина шума, на фоне которого все еще можно хорошо слышать.

Однако интересно, что, если дело не идет о речи, двуязычные люди лучше слышат на фоне шума. Когда подростков, говорящих на английском и испанском языках, просили выполнить нелингвистические задания в шумной обстановке, а именно расслышать тон звука на фоне шума, они превосходили своих одноязычных сверстников (рис. 9.3)[406]. Это говорит о том, что более богатый опыт двуязычных людей со звуками речи может стимулировать обработку звука в шумной обстановке, когда дело не касается речи, тогда как перекрестное влияние языков может мешать обработке звуков речи.

Положительная сторона: что двуязычные люди приобретают?

Если я двуязычна, то я могу разговаривать с бо́льшим количеством людей, чем если бы я была одноязычной (тут должна включиться супергеройская музыка). Это очевидное преимущество и достаточная мотивация для многих людей учить второй язык. Однако есть основания полагать, что владение двумя языками дает и другие преимущества. Какие? Обучение второму языку во многом состоит из тех же элементов, что и занятия музыкой: тренирует внимание и память, улучшает качество обработки звука, заставляя возбуждаться сети нейронов. Как и занятия музыкой, изучение второго языка дает дополнительные преимущества.

Звуковой разум связан с тем, как мы думаем, движемся, что ощущаем и чувствуем. Давайте начнем с преимуществ двуязычных людей в плане мышления. Познание требует внимания, рабочей памяти, планирования, организационных навыков, гибкости мышления, самоконтроля и умения отсеивать ненужную информацию. Владение вторым языком усиливает эти способности и помогает лучше думать. Были изучены многие аспекты познавательных способностей двуязычных людей и получены зачастую противоречивые выводы[407], но чаще всего на общем фоне выделяется внимание.

Двуязычные люди отличаются умением подавлять импульсивность, а это ключ к способности не рассеивать внимание и концентрироваться на важном, ее называют “тормозным контролем”. Эту способность чаще всего проверяют с помощью заданий на сортировку карточек по разным параметрам. Несмотря на такое мудреное название, задача очень простая. Есть стопка карточек с изображением разных форм разных цветов. Вы должны рассортировать карточки по форме. Все ромбы в одну стопку, все квадраты в другую, вне зависимости от цвета. Потом нужно сделать то же самое, но теперь рассортировать по цветам. Собрать все синие формы, все зеленые и т. д., не обращая внимания на форму. Такие задания, а также другие, где требуется тормозный контроль, двуязычные люди выполняют лучше одноязычных. Двуязычные дети способны выполнять это задание в более раннем возрасте, чем одноязычные[408]. Это преимущество становится понятным, когда вы учитываете, что двуязычный человек должен подавлять лексикон и синтаксис языка 1, когда говорит или пишет на языке 2, и наоборот[409].

Звуковой разум двуязычного человека также отлично справляется с анализом звуковых закономерностей. Навыки, необходимые для выявления закономерностей в искусственных языках, усилены у выросших в двуязычной среде маленьких детей[410] и взрослых[411], что говорит о том, что изучение второго языка облегчает изучение последующих языков[412].

Гипотеза звуковой основы (auditory scaffolding hypothesis)[413] предполагает, что звуковой опыт, особенно языковой, является основой познания. Эта идея подтверждается тем, что у глухих детей есть проблемы с концентрацией внимания, причем даже в зрительном плане[414]. Кроме того, по мере старения владение более чем одним языком может усиливать когнитивные навыки и сглаживать ослабление когнитивной функции[415].

В лаборатории Brainvolts мы искали биологические маркеры двуязычия в звуковом разуме детей и подростков. Дженнифер Кризман (тогда студентка, а теперь профессор Северо-Западного университета) вела работу с двуязычными детьми и полностью посвящала себя этому делу на протяжении половины десятилетия. Она рассудила, что занятия музыкой для обогащения звукового разума ввиду их стоимости недоступны для многих семей, особенно в иммигрантской среде. Однако иммигранты очень часто говорят на двух языках. Джен хотела понять, дает ли владение вторым языком преимущества, которые помогли бы преодолеть недоверие к двуязычию в Соединенных Штатах. Владение двумя языками могло предоставить возможность усиливать звуковой разум, когда более дорогостоящие методы недоступны. Она хотела установить, не обрабатываются ли некоторые компоненты звука в двуязычном мозге иным образом.

Характерным признаком двуязычного мозга является усиление сенсорной обработки основной частоты[416] и очень хорошее постоянство[417] ответов (рис. 9.4). В речи основная частота (высота голоса) – сильный языковой показатель. Разные языки отличаются (в среднем) более высоким или более низким тоном[418], и люди, владеющие двумя языками, почти всегда говорят на одном языке более высоким голосом, чем на другом[419], что свидетельствует о важности этого компонента звука для двуязычного человека. Основная частота также помогает отличить один “звуковой объект” (голос Дэвида, шум машин, голос Сары) от другого. Отличить один звуковой объект от другого труднее, чем различить зрительные объекты. Мы безошибочно определяем, где начинается одна машина и заканчивается другая, если только не произошла чудовищная авария. Чтобы различить звук двух машин, если это вообще возможно, по-видимому, нужно учесть высоту звука их моторов, выхлопных систем и трения шин. Как мы отмечали выше при обсуждении восприятия звуков на фоне шума, двуязычные люди легче справляются с распознаванием звуковых объектов такого рода. Что касается постоянства, хорошо настроенный звуковой мозг каждый раз одинаково реагирует на конкретный звук; отклонения от такого постоянства означают отсутствие постоянства. Активность мозга двуязычных людей, берущая начало как в субкортикальных (средний мозг), так и кортикальных слуховых областях, является более постоянной при ответе на повторяющиеся звуки. Оба эти свойства (более сильный ответ на основную частоту и большее постоянство обработки звука) напрямую коррелируют с измеряемыми показателями внимания, тормозного контроля и речевых навыков.

Как владение двумя языками изменяет отпечаток бедности в звуковом разуме? У детей, выросших в бедности, иногда ослаблена способность обрабатывать некоторые компоненты звука, включая гармоники и ЧМ, а также ниже постоянство ответов. Когда мы углубились в данные наших исследований в государственных школах Чикаго и Лос-Анжелеса, обращая внимание на знание второго языка, мы увидели, что отпечаток бедности у двуязычных детей менее выражен. Одноязычные дети из семей с более высоким социально-экономическим статусом показывали бо́льшее постоянство ответов нейронов на звук, чем одноязычные дети из малообеспеченных семей. Однако это различие фактически отсутствовало у двуязычных детей. Вообще говоря, постоянство ответа двуязычных детей из малообеспеченных семей совпадало с постоянством ответа одноязычных детей из более обеспеченных семей (рис. 9.5)[420]. Усовершенствование обработки звука в звуковом разуме двуязычных детей, по-видимому, объясняется опытом взаимодействия с большим количеством фонем (звуков речи), чем у одноязычных детей. Больше мозговых ресурсов задействовано в обработке более богатого набора звуков речи, что приводит к усилению обработки звука звуковым разумом. Двуязычные дети из семей с низким доходом также превосходят одноязычных детей из семей с высоким доходом в заданиях на когнитивные способности (внимание и тормозной контроль), что согласуется с другими данными[421]. Таким образом, владение вторым языком может стирать нервный и когнитивный отпечаток бедности – тут никто случайно не говорил про сверхспособности? Это преимущество является следствием более постоянного ответа на звук.

Рис. 9.4. Двуязычность усиливает постоянство обработки звука и ответ на основную частоту (показатель высоты звука).

Итак, владение вторым языком дает звуковому разуму когнитивные и сенсорные преимущества. А что насчет движения и чувств?

Рис. 9.5. Владение двумя языками, по-видимому, оказывает защитное действие на постоянство ответа, вне зависимости от социально-экономического статуса.

Когда мы говорим, мы движемся. Когда я делаю доклад, меня нельзя привязать к трибуне. Однажды меня наградили (игрушечным кроликом) за то, что я прошла по трибуне больше километров, чем все остальные, когда выступала с лекцией на конференции в Германии. Во время участия в подкастах мне трудно оставаться на постоянном расстоянии от микрофона. Мне вообще трудно говорить, не имея возможности свободно двигаться. Вероятно, это связано с тем, что я училась говорить по-итальянски, а это язык с богатой жестикуляцией. На самом деле, такой богатой, что путешествующие по Италии могут купить словарь жестов.

В разных языках разные жесты: даже движения рукой, которые кажутся самыми базовыми американцам, такие как поднятый указательный палец, что означает “один”, в некоторых барах Европы могут привести к тому, что вам принесут два пива. Существует множество инструкций, предупреждающих путешественников о том, что, казалось бы, невинные жесты могут поставить в неудобное положение.

Языки различаются по количеству жестикуляций. Например, люди, говорящие по-китайски, в среднем жестикулируют меньше, чем англоязычные. Однако двуязычные люди, говорящие на английском и китайском, усиливают жестикуляцию, когда говорят на китайском: количество жестов в одном языке влияет на количество жестов в другом языке[422]. В разных языках жестами сопровождаются разные слова. Как человек, говорящий по-английски, я бы, вероятно, сопроводила фразу “Выйди отсюда” жестом, подчеркивающим предлог “отсюда”. Однако испаноговорящий человек, скорее всего, сопроводит жестом глагол “выйди”. Двуязычный человек, владеющий испанским и английским, выражаясь на английском, вероятно, сохранит жест на глаголе “выйди”[423]. Как правило, жесты более “цепкие”, чем слова разговорной речи[424].

Что нам известно о том, как двуязычные люди выражают и переживают эмоции? Выражение эмоций воспринимается по-разному в разных языках. Например, при несовпадении между голосом и выражением лица японец при оценке эмоций придаст большее значение голосу. А голландец – выражению лица[425]. В целом эмоции ощущаются по-разному в двух языках двуязычного человека[426]. Обычно считается, что эмоции ощущаются слабее, когда человек говорит на своем втором языке. По этой причине, если требуется принять рациональное решение, двуязычный человек может намеренно перейти на второй язык, менее эмоционально нагруженный[427].

С биологической точки зрения двуязычность влияет на то, как мы ощущаем звуки и думаем. Она сказывается в том, как мы выражаем и воспринимаем эмоции, а также влияет на жесты, сопровождающие речь. Владение двумя или несколькими языками открывает богатые лингвистические, когнитивные и жестикуляционные возможности в отношении звуков, которые мы можем слышать и издавать. Двуязычный звуковой разум отличается от одноязычного, что соответствует моему тезису о том, что жизнь в звуковом мире влияет на то, кто мы есть.

В целом отрицательная сторона владения двумя языками нивелируется разнообразными и порой выдающимися преимуществами (рис. 9.6). Действительно, сверхспособность.

Рис. 9.6. Преимущества владения двумя языками перевешивают недостатки.

Глава 10

Пение птиц

Возможно, они делают своим пением то же самое, что делаем мы, когда собираемся вместе, чтобы исполнять музыку; может быть, это просто налаживает взаимодействие, чувство групповой принадлежности. Если простое выражение голосом древнее речи, вероятно, искусство предшествовало словам. Если искусство старше слов, наверное, именно поэтому мир полон изумительных картин. Может быть, все эти птицы – артисты, мастера в искусстве быть попугаями, исполнять свою птичью импровизацию.

Карл Сафина

Пение птиц многое рассказывает нам о нас самих и о других существах, с которыми мы делим планету[428]. Вас, может быть, удивляет, что я уделяю пению птиц большее внимание, чем другим природным звукам, таким как стук дятла, стрекот сверчка, кошачье мурлыканье или, если уж на то пошло, журчание ручья или городской шум?

Обратить внимание на пение птиц следует по нескольким причинам. На всем протяжении истории, а быть может, и в доисторические времена люди слушали птиц из практических соображений. Звуки птиц (их крики и песни удобным образом попадают в наш слуховой диапазон) сообщали нашим предкам, что эта земля плодородна. Мы знаем, что среда, поддерживающая существование здоровой популяции птиц, – скорее всего, подходящее место для житья. Наша человеческая география формировалась под пение птиц.

Во-вторых, в биологическом плане голосовой аппарат певчих птиц похож на наш. Структуры мозга птиц, участвующие в производстве и обработке песен, во многом аналогичны человеческим, включая эфферентные пути обратной связи от коры к таламусу и среднему мозгу.

В-третьих, певчие птицы, как и мы, способны к голосовому обучению – обладают редкой имитационной способностью, лежащей в основе речи и общения.

В-четвертых, певчие птицы следуют временному графику развития, используют компоненты звука и даже грамматику, подозрительно напоминающие человеческие.

В-пятых, у птиц, как и у людей, пение во многом – если не во всем – связано с сексом.

В-шестых, пение птиц очень красиво.

По всем этим причинам певчие птицы и их песни могут помочь нам понять звуковой разум.

Какие птицы поют?

Большинство птиц издают какие-то звуки. Однако не все птицы относятся к певчим птицам, и не все птицы поют. Куры и утки, дятлы и удоды, совы и голуби, перепелки и журавли издают различные крики. Но это не песни, и эти птицы – не певчие. К певчим птицам относятся крапивники, дрозды, овсянки, воробьи, жаворонки, ласточки, иволги, зяблики и еще многие другие – всего около 4 тысяч видов.

Поют обычно самцы, чтобы привлекать самок или оповещать о своем праве на территорию (чтобы привлечь партнершу для спаривания роскошью своего участка леса). Песни обычно звучат дольше, чем крики, поскольку для потенциальной партнерши длинная песня привлекательнее короткой. По-видимому, это связано с тем, что длинная, хорошо оформленная песня свидетельствует о том, что поющий самец нормально питался и избежал возможных стрессовых факторов в раннем периоде жизни, когда закладываются навыки пения[429]. Крик почти всегда короче и проще песни. По качеству звука это скорее писк или треск и обычно не служит для привлечения партнера. Он может использоваться для предупреждения или координации информации о местоположении между членами стаи. А у птенцов – для того чтобы сказать: “Покорми меня!” Еще одно важнейшее различие заключается в том, что песню нужно учить.

Механика пения

Голосовой аппарат певчих птиц имеет иное название, чем человеческий аналог, гортань (лат. larynx), но они имеют между собой много общего. Птичий эквивалент называется созвучным словом сиринкс (syrinx). Но, как и способность к полету, возникшая независимо у разных представителей царства животных (летучих мышей, птиц, насекомых)[430], гортань и сиринкс в ходе эволюции появились независимыми путями. Похоже, что сиринкс возник de novo, а не в результате эволюционных усовершенствований глотки или других структур у предков певчих птиц. Он расположен в нижней части трахеи, где соединяются бронхи, идущие от двух легких, в отличие от гортани, расположенной в верхней части трахеи, намного выше места слияния бронхов. Но сиринкс очень похож на гортань тем, что имеет складки, которые вибрируют при быстром прохождении воздуха из легких и производят звук. Натяжение складок определяет частоту колебаний и, следовательно, высоту ноты.

Однако птицы имеют преимущество перед людьми. Поскольку сиринкс находится в месте слияния двух бронхов, птицы имеют два набора голосовых складок, колеблющихся от движения воздуха, выходящего из каждого легкого. Часто эти складки действуют вместе, но птицы способны активировать их раздельно, либо по очереди, либо одновременно. Более высокие ноты производятся складками на одной стороне сиринкса, более низкие – на другой стороне. Певчие птицы свободно используют обе стороны. Например, кардинал осуществляет переход от высоких частот к низким, начинающийся справа и незаметным образом переключающийся на левую сторону. Птицы даже умеют петь дуэтом сами с собой, производя одновременно разные ноты на двух сторонах сиринкса[431].

Это напоминает незабываемые мелодии тувинского горлового пения, при котором одновременно раздается несколько различающихся по высоте звуков. Но механизмы разные. Тувинцы при горловом пении издают звук с одной основной частотой, но искусно используют рот, язык и губы, чтобы избирательно выделять одни гармоники и почти полностью подавлять другие. Звуки речи имеют большой набор гармоник, и с помощью артикуляции мы выделяем некоторые из них (создавая полосы частот), чтобы издать конкретный гласный звук. Тувинские певцы доводят это умение до совершенства, вырабатывая полный контроль над всем спектром слышимых гармоник, подчеркивая и подавляя гораздо более широкий диапазон гармоник для формирования высоких нот, в то время как основная частота остается постоянной.

Певчие птицы способны петь очень громко. Громкость голоса соловья может достигать 95 дБ. При такой громкости на рабочем месте предписана защита от шума.

Другое свойство птичьего пения – возможность чрезвычайно быстро переключаться с ноты на ноту. Мы при этом слышим трель. Трели создаются за счет сверхбыстрого изменения положения мышц сиринкса за 4–10 мс[432], что намного быстрее того, на что способна любая другая мышца, и лишь у нескольких других животных, например в трещотке гремучей змеи. Кроме того, певчие птицы умеют делать “мини-вдохи”, за счет чего их песни могут длиться без пауз на протяжении нескольких минут[433]. Такая длительность пения была бы невозможной при том объеме легких, который есть у птиц, и при нормальной частоте их дыхания – от одного до двух с половиной вдохов в секунду. “Мини-вдохи” длятся порядка одной четырехсотой доли секунды[434] и синхронизируются с каждой нотой, что позволяет соловью петь, как в одном задокументированном случае, до 23 часов без перерыва, что намного превосходит длительность даже самых амбициозных оперных арий, таких как ария Брунгильды в двадцатиминутной сцене самосожжения в “Гибели богов”.

Пение птиц и речь

Кроме механики звукоизвлечения, между пением птиц и речью есть и акустическое сходство. Как птичьи песни, так и речь состоят из упорядоченных последовательностей звуков, разделенных краткими паузами. Одна птичья нота примерно соответствует фонеме – элементарной единице речи. Эти исходные единицы, ноты или фонемы, складываются в мотив (до 100 нот в случае лесного жаворонка[435], 180 в случае соловья[436]) или слово; мотивы или слова складываются в песни или предложения, причем последовательность мотивов в песне все время меняется. Таким образом, как и речь, птичья песня содержит информацию на нескольких временных шкалах – от нот (несколько десятков миллисекунд) до мотивов (несколько сотен миллисекунд) и песен (секунды или даже минуты), подчиняющихся правилам синтаксиса.

Как и люди, птицы могут петь на разных диалектах или “с акцентом”, говоря при этом на одном “языке”[437]. Птицы одного и того же вида в разных регионах поют песни, которые звучат чуть-чуть по-разному, хотя можно понять, что это птицы одного вида. Эти различия в диалекте жизненно важны для самки. Ее гораздо меньше заинтересует пение “с акцентом” приезжего из другого региона, чем пение самца на родном ей местном диалекте[438].

Основные частоты, усиление и подавление гармоник и зачастую невероятно быстрые изменения звуков птичьих песен лучше всего видны на спектрограмме. Спектрограмма – не просто инструмент специалиста по звуку; на протяжении многих лет спектрограммы приводятся рядом с изображениями птиц в определителях. Как и чтение музыкальных нот, чтение спектрограмм позволяет сразу определить длительность и частоту нот и представить получающийся мотив, так что наблюдатель за птицами может быстро установить, совпадают ли эти трели, посвистывания и переливы с тем, что издает та “маленькая коричневая птичка”. Простой пример спектрограммы человеческой мелодии представлен на рис. 10.1 под соответствующей нотной записью.

Рис. 10.1. Как и нотная запись (сверху), спектрограмма (снизу) отображает высоту звука (ось y) во времени (ось x). В данном простеньком примере (песенка “Twinkle, Twinkle, Little Star”) этого не видно, но на спектрограмме с помощью насыщенности цвета линий также отображается динамика (громкость) звука.

В песне птиц выделяются один или несколько чистых звуков, похожих на свист, гудящие ноты и трели, – ноты, повторяющиеся так быстро, что их невозможно сосчитать (т. е. более десяти в секунду). Эти элементы могут объединяться в поднимающиеся или снижающиеся ЧМ, в последовательности звуков разной частоты и громкости, и в одной песне может быть несколько последовательностей. Одни песни быстрые и настойчивые, другие разворачиваются неторопливо.

На рис. 10.2 отражена часть репертуара домо́вого крапивника. Репертуар птицы конкретного вида может состоять всего из одной песни, как у зебровой амадины или белоголовой зонотрихии, или тысячи и более, как у коричневого пересмешника. Здесь аналогия с человеческой речью начинает исчезать. Каким бы обширным ни был репертуар песен у конкретного вида, отчетливо наблюдается отсутствие гибкости. Человеческая речь имеет безграничные возможности для адаптации, переорганизации и развития для выражения смысла. В то время как песни птиц меняются в зависимости от ситуации (покрасоваться перед самкой, заявить права на территорию, поддержать связь в паре и др.), в целом они остаются механическими и неизменными. В них нет семантического богатства и бесконечной гибкости человеческой речи.

Рис. 10.2. Спектрограмма песни домового крапивника длительностью в 2,5 с. Образец песни взят с сайта https:// www.floridamuseum.ufl.edu/birds/florida-bird-sounds/.

По этим причинам, несмотря на значительное акустическое и анатомическое сходство с человеческой речью, песни птиц – это способ общения, но из-за отсутствия присущей человеческим языкам бесконечной гибкости, пение птиц обычно не называют речью.

Пение птиц и музыка

Если пение птиц – не речь, может, это музыка? В конце концов, оно ведь так и называется – пение. Каковы свойства (человеческой) музыки и что ее объединяет с пением птиц? Определение музыки достаточно вольное. Выберите любое число от пяти до двенадцати, и вы найдете в интернете соответствующий сайт, описывающий “шесть”, или “девять”, или “двенадцать” определяющих элементов музыки. Хотя числа и терминология расходятся, обычно все сводится к знакомым нам компонентам звука: мелодии, ритму и гармонии (высоте, временному распределению и тембру). Кроме того, в речи есть динамика (громкость) и обычно какое-то слово или фраза, описывающие соединение всего этого друг с другом (например, структура, текстура, форма), которые я буду называть композицией. Есть ли такие элементы в песнях птиц?

Высота

Последовательность высот нот во всей птичьей песне или в ее отдельном мотиве часто является точно заданной и повторяющейся. По всей видимости, интервалы между этими нотами являются консонантными, как в кварте или октаве. Звуки песен дрозда-отшельника относятся к гармоническому ряду подразумеваемой (не звучащей) основной ноты[439]. Было высказано много других утверждений относительно музыкальности песен птиц разных видов. Говорят, что белоголовая зонотрихия и рубиновоголовый королек поют с консонантными интервалами[440]. А песни дрозда-отшельника и каньонного крапивника якобы соответствуют пентатонической и хроматической гамме[441][442], хотя проведенного акустического анализа недостаточно для доказательства этих утверждений[443]. Напротив, на большой выборке образцов песен куцехвостого крапивника показано, что попадание птиц в ноты человеческих гамм, будь они диатоническими, пентатоническими или хроматическими, является чистой случайностью[444]. Тем не менее интересно и увлекательно видеть музыкальные транскрипции птичьих песен, например как на рис. 10.3. Мелодии птичьих песен вдохновляли композиторов и нашли отражение или откровенно воспроизводились в произведениях Вивальди, Гайдна, Воана-Уильямса, Бартока, Бетховена, Моцарта, Фрескобальди, Шуберта и Мессиана[445]. Отторино Респиги включил реальную запись соловьиной песни в третью часть симфонической поэмы “Пинии Рима”.

Рис. 10.3. Транскрипция песни бурого короткоклювого дрозда, выполненная Тони Филлипсом: https:// www.math.stonybrook.edu/~tony/birds/.

Тембр, временная развертка и громкость

В пении птиц можно расслышать широкий диапазон оттенков тембра, хотя, вероятно, они не полностью контролируются самими птицами. Баптиста и Кейстер отмечали тембровое сходство между некоторыми птицами и музыкальными инструментами: голос австралийской бриллиантовой амадины напоминает звук гобоя, серого исполинского козодоя – фагот, тигрового астрильда – флейту[446]. Те же авторы приводили примеры аччелерандо и ритардандо (темп) и крещендо и диминуэндо (громкость, или динамика) в песнях многих видов птиц. Кроме того, песни птиц порой имеют некоторое ритмическое сходство с человеческой музыкой.

Композиция

Слушатели подмечали в птичьем пении финальный росчерк, каденции, бриджи и нисходящие каскады, характерные для фортепианных глиссандо (ЧМ)[447]. Птицы с обширным репертуаром соединяют их вместе, что иногда напоминает музыкальные темы или вариации. Пары (или большее количество) птиц иногда исполняют каноны “зов – ответ”. Такое поведение характерно, например, для сокоррского пересмешника и болотного крапивника.

Выпускник Brainvolts Адам Тьерни, который, как мне кажется, никогда не задумывался о том, считает ли он птичье пение музыкой, тем не менее использовал певчих птиц для проверки гипотезы о человеческих песнях. Человеческие песни имеют три выраженные характеристики: 1) близость высоты соседних нот, 2) снижающиеся или Ʌ-образные мелодические контуры (а не повышающиеся или V-образные) и 3) тенденция удлинения нот к концу фразы. Адам предположил, что эти характеристики связаны с двигательными ограничениями, а не с природными или культурными предпочтениями. Его идея заключалась в том, чтобы проверить наличие этих признаков в песнях певчих птиц, поскольку из-за анатомического сходства голосового аппарата у птиц есть примерно такие же двигательные ограничения, как у человека. Проанализировав множество записей птичьего пения, он обнаружил, что песни птиц имеют те же три характеристики, и это предлагает физиологическое обоснование для объяснения форм человеческих песен[448].

Тем не менее на вопрос о том, является ли пение птиц “музыкой”, каждый отвечает по-своему. Композитор и исследовательница в области зоомузыкологии Эмили Дулиттл пишет[449], что однажды она составила список параметров, по которым песни птиц непохожи на человеческую музыку. В ее списке были такие пункты, как “отсутствие общей структуры”, “отсутствие гармонической связи между отдельными мотивами” и “произвольное чередование звука и пауз”. Она показала свой список композитору Луи Андриссену, который сказал: “Это похоже на Стравинского!”

Голосовое обучение

Голосовое обучение отличается от слухового обучения. Ваша собака обучается через слух: она хорошо понимает слова “сидеть” и “гулять”, но никогда не научится их произносить. Но есть и другие отличия. Собаки и многие другие животные используют слуховое обучение, чтобы научиться издавать звуки уместно. Например, животное должно усвоить, что какой-то конкретный врожденный звук нужно издавать только для оповещения об опасности; неуместное использование звука встревожит членов группы понапрасну. Но эти животные не учатся издавать сигналы тревоги (лай, рык, вой…) путем имитации звуков, издаваемых другими. Они инстинктивно знают, как лаять, рычать или выть. Напротив, певчие птицы, хотя и владеют инстинктивной способностью издавать звуки, не научатся петь, не копируя поведение других птиц и не превращая звуки в пение через практику. Этот процесс – голосовое обучение в действии.

Голосовое обучение основано на слухе, памяти и имитации и требует хорошего моторного контроля мышц, управляющих голосовым аппаратом, которых нет у многих животных, не обучающихся таким путем. Наше (человеческое) обучение в значительной степени происходит путем имитации, а в отношении речи “в значительной степени” превращается в “полностью”. Как у людей и немногочисленных животных с голосовым обучением, обучение пению у певчих птиц имеет четыре характеристики: имитация, обратная связь между слуховой и двигательной системой, чувствительный период и латерализация мозга.

Имитация

У каждой певчей птицы есть характерная песня (или в некоторых случаях песни): “тирили-тирили” у дрозда или беспокойное “пети-пети” у щегла. Молодые самцы птиц (пение певчих птиц традиционно изучали на самцах, но теперь ситуация начинает меняться) пробуют голос, проверяют, насколько их исполнение отличается от модельной песни учителя, и производят необходимые уточнения, пока их песня не совпадет с моделью. В этом процессе учитель может немного изменять песню, вводя дополнительные повторения или удлиняя паузы между мотивами, что очень напоминает то, как родитель изменяет свой голос при разговоре с младенцем[450]. Если изолировать молодого самца от отца и других самцов, которые также могут выступать в роли учителей, он не выучит характерную для своего вида песню[451]. Зяблики, росшие в изоляции с юного возраста, поют неправильные песни, хотя и с некоторыми характерными для вида мотивами[452].

Певчие птицы предрасположены к заучиванию песен своего вида, однако влияние живого учителя оказывается сильнее. У неумелых молодых птиц усиливается частота сердцебиений[453] и активизируется слуховая система[454] при звуках песен птиц собственного вида по сравнению с песнями птиц других видов, и они будут издавать звуки в ответ только на песни своего вида[455]. Такую предрасположенность можно наблюдать у певчих птиц, которых легко натренировать выполнять задания, если в качестве вознаграждения давать им слушать записи песен птиц их собственного вида. При этом песни птиц другого вида не работают[456]. Однако молодые птицы плохо учатся песням своего вида с записи. Им лучше удается имитировать живую птицу другого вида[457]. Таким образом, как у человеческих малышей, которые в раннем возрасте формируют предпочтение звукам того языка, на котором говорят родители[458], и которые не могут так же хорошо учить язык, слушая телевизор или аудиозаписи[459], у птиц социальные взаимодействия тоже играют важную роль.

Люди легко распознают транспонированные по высоте (основной частоте) мелодии. Это позволяет нам петь хором. И именно поэтому волки подстраивают высоту воя, когда к ним присоединяются другие волки[460]. Однако птицы не узнают транспонированные мелодии[461]. Для распознавания мелодий они ориентируются на гармоники, то есть на форму спектра, как мы узнаем произнесенное слово по энергетическим полосам гармоник (вспомните рис. 1.6), а не по высоте голоса говорящего[462]. В отличие от людей, волков и мышей[463], птицы обычно не поют с другими птицами; они поют для других птиц.

Имитационный стиль обучения певчих птиц отражает важнейшую роль их слуховой системы. Так что же мы знаем о той роли, которую слуховая система птиц играет в их песенном искусстве?

Моторно-слуховая обратная связь

У певчих птиц за слушание песни учителя и ее воспроизведение отвечает недвусмысленно названная “песенная система”. В песенной системе задействованы пути, вовлекающие слуховые и двигательные отделы мозга и, в конечном итоге, мышцы, контролирующие сиринкс. Важно, что некоторые из этих кортикальных и субкортикальных связей внутри слуховой системы и между слуховой системой и сиринксом отсутствуют у животных без голосового обучения, в том числе у непевчих птиц. Повреждение участков песенной системы, включая участки, отвечающие исключительно за слуховое восприятие, лишает птиц способности учить и исполнять песни – во многом так же, как повреждение некоторых слуховых областей человеческой коры (например, при инсульте) вызывает афазию или другие состояния, мешающие человеку свободно говорить[464].

Как и у людей, нейроны слуховой коры певчих птиц поначалу реагируют на любой звук, но с опытом настраиваются на звуки песни учителя[465]. “Сравнивающая” сеть на пересечении слуховой и двигательной системы продолжает оттачивать пение обучающейся птицы, пока не исчезает различие между входным сигналом от учителя и выходящим сигналом[466] и песня оказывается выученной. Если птица теряет слух до начала периода вокализации, такое сравнение делается невозможным и песни получаются неправильными[467].

Большинство птиц тяготеет к песням своего вида, однако пересмешники известны тем, что прекрасно имитируют песни птиц других видов. Лирохвост – еще один чемпион по части имитации. Тесная связь между движением и звуком стала ясна, когда в результате карантина из-за коронавируса люди стали производить гораздо меньше шума. В этот период птицы исполняли более сложные в техническом плане песни[468].

Чувствительный период

Певчие птицы учатся петь в критический период своего развития. Сначала они слушают и запоминают песни учителя[469]. Затем они “подгоняют” свое пение к модельному варианту. Как человеческие дети, птенцы проходят через период “детского лепета”, когда они поют не песни, а так называемые “подпесни”. Через систему слуховой обратной связи они постепенно превращают “подпесню” в пластичную песню. В фазе пластичной песни происходят не только тренировки, но и отсеивание. Птицы могут испробовать ряд песен от нескольких учителей, и наконец, иногда после долгого процесса, требующего до десятков тысяч репетиций, выкристаллизовывается песня взрослой птицы (рис. 10.4)[470]. Но на этом все заканчивается. Когда песня оформилась, она остается одной и той же на протяжении всей жизни птицы вне зависимости от того, какое количество других песен она услышит потом[471]. Фаза слушания и запоминания обычно соответствует первым месяцам жизни. Вокализация, уточнение и кристаллизация происходят с началом полового созревания. Изоляция птиц от учителей, потеря слуха или какое-то другое нарушение нормального развития на этом критическом этапе обучения приводят к тому, что их песни отличаются от песен учителей. Такие песни могут быть очень короткими или состоять из последовательности разрозненных звуковых элементов[472]. Тот факт, что птицы, выросшие в изоляции (то есть без учителей), все же могут петь, показывает, что одни элементы птичьего пения являются инстинктивными, а другие выученными.

Рис. 10.4. В конечном итоге молодой зяблик поет песню, которая совпадает с песней учителя (вверху). Приводится с модификациями из работы: M. Naguib and K. Riebel. Singing in Space and Time: The Biology of Birdsong, in Biocommunication of Animals. Ed. G. Witzany, 233–247 (Dordrecht: Springer Science+Buisiness, 2014).

Латерализация мозга

Смысл латерализации некоторых функций мозга сравним с тем, что для одной и той же работы нужны люди с разными точками зрения[473]. Если ваш левый зрительный мозг занят поиском еды, правый зрительный мозг может следить, не появился ли хищник. У человека левое и правое полушария мозга играют разные роли в речи. Когда певчие птицы слышат пение певчих птиц, полусферы их мозга работают по-разному. Например, у зебровой амадины правая половина переднего мозга активнее реагирует на песни птиц того же вида[474]. Как и у людей, два полушария мозга певчих птиц по-разному обрабатывают звук.

Песни и пол

В большинстве случаев песни исполняет самец, а самка выбирает партнера для спаривания на основании наиболее понравившейся песни. Настроен ли слуховой мозг самки иначе, чем у самца, из-за необходимости быть проницательной слушательницей? На песню самца влияют зрительные сигналы, посылаемые самкой. Самец изменяет песню до тех пор, пока самка не решит, что ей нравится определенный вариант. Она выразит это с помощью зрительных сигналов, таких как быстрое движение крыльями в стороны от тела. Самец воспринимает этот сигнал в качестве одобрения и повторяет возбуждающий самку вариант, что часто приводит к совокуплению[475]. Мне бы хотелось больше знать о компонентах звука, которые самка находит сексуальными. Как предпочтительные компоненты звука влияют на потомство, которое появится в результате, и в целом на развитие вида? Сопоставимы ли различия в обработке звука у самок и самцов птиц с половыми различиями в обработке звука у людей?[476]

Отделы мозга, активирующиеся при пении, зависят от контекста. Когда самец зебровой амадины поет без слушателей, активируются участки мозга, ответственные за разучивание песен и самоконтроль. Но когда его слушает самка, эти отделы коры затихают. Птицы, подобно людям, по-видимому, различают репетиции и выступления. Как и у людей, использующих разные отделы мозга при импровизации или игре по нотам[477], у птиц многое зависит от контекста.

Суточные и сезонные вариации песен в значительной степени контролируются гормонами. Кастрированные самцы не поют, а самок тестостерон заставляет петь[478].

Самки некоторых видов птиц поют с самцами дуэтом[479]. У других видов, например у краснохвостой аимофилы, самки перепевают самцов[480]. Исследование свыше тысячи видов певчих птиц показало, что у 64 % видов самки поют[481], однако нет таких видов, у которых поют только самки. Виды птиц, самки которых поют, обычно имеют яркое оперение. Самки выискивают наиболее мелодичных и красивых самцов. Корреляция между яркой окраской и пением подтверждает, что эти два признака могли эволюционировать совместно. Как выразился Карл Сафина, “красота – ради самой красоты – мощная и основополагающая эволюционная сила”[482].

Глава 11

Шум: прекратите шуметь, у меня мозги лопаются

Можно минуточку тишины, пожалуйста?

В Италии я живу в Триесте, недалеко от Доломитов. И всю жизнь я хожу гулять в горы. Как-то недавно весной после длительного восхождения я сидела со своим двоюродным братом Лусио на вершине мира, оглядывая пики и долины и прислушиваясь. Я лежала в траве. Минут через десять я что-то сказала Лусио. Когда я нарушила тишину, мой громкий голос прозвучал раздражающе резко. Отсутствие шума привело к перекалибровке слуха.

Слуховой разум выполняет геркулесов труд, непрерывно превращая движение воздуха в ощущение, звук в смысл. Но что насчет звуков, которые оказываются помехой для извлечения смысла из услышанного? Одна помеха, и довольно серьезная, на пути нашей хорошо настроенной слуховой системы – это шум. Я говорю о шуме в обычном смысле – о нежелательных звуках с внешней стороны головы. Но я также хочу рассказать о шуме внутри головы – о состояниях, которые мешают звуковому разуму эффективно выполнять свою работу, и о том, что мы можем сделать – и можем ли сделать хоть что-нибудь, – чтобы с этим бороться.

Что такое шум?

У слова “шум” (noise) в английском языке интересная этимология. Оно происходит от старого французского слова, обозначавшего ссору или конфликт. Оно также имеет общие корни с латинским словом “nausea”, означающим тошноту – реакцию пищеварительной системы на что-то плохое. Шум – это нежелательный, мешающий и, возможно, повреждающий звук.

С античных времен звук признавали разрушительной силой: говорят, стены Иерихона были разрушены громкими звуками. Моряки, привлеченные прекрасными песнями сирен, погибали, попав в их сети. В современном мире силу звука используют в виде направленных ультразвуковых волн для контроля над толпой или в виде громких высокочастотных шумов в общественных местах или на частных территориях для отпугивания животных или слоняющихся подростков. Взрослые люди обычно не слышат этих высокочастотных звуков, но не могут ли они повредить слух? Мы эволюционировали таким образом, чтобы реагировать на неожиданные звуки. Наши предки сумели не оказаться съеденными, потому что звук предупреждал их о приближении хищных зверей. Неожиданный звук все еще может нас насторожить, хотя редко свидетельствует о смертельной опасности. Телефонный звонок, стук двери, спуск воды в туалете, лай собаки, звон будильника, доносящийся из-за окна крик. Эти звуки можно считать шумом в том смысле, что они нежелательны. Но я говорю не о таком шуме.

Я также не имею в виду громкий шум, способный напрямую погубить примерно 30 тысяч специализированных волосковых клеток уха. Хорошо известно, что волосковые клетки повреждаются под действием громких звуков. Национальный институт охраны труда (NIOSH) опубликовал рекомендации, определяющие максимально допустимый уровень шума для человека (рис. 11.1). Например, если уровень шума в помещении составляет 100 дБ[483], находиться в этом помещении безопасно не более 15 минут, а более длительное пребывание в таких условиях повышает вероятность потери слуха. Несмотря на эти рекомендации, потеря слуха из-за шума остается самым распространенным профессиональным риском в США[484].

Рис. 11.1. Максимально допустимое время воздействия звука с разной интенсивностью по рекомендациям NIOSH.

Звук, о котором переживает NIOSH, а именно громкий звук, способен привести к потере слуха в ухе. Но я также расскажу о шуме умеренной громкости, который обычно считают “безопасным”, поскольку известно, что ухо он не повреждает. Короче говоря, я говорю о разнице между повреждением уха и повреждением мозга.

Биологическое влияние “опасного” шума (повреждение уха)

Что я имею в виду, когда говорю о потере слуха “ухом”? Термин “потеря слуха”, как и нарушение слуха или глухота, обычно сводится к наличию определенного количественного порогового значения. Эти пороговые значения определяются известным всем способом: “Поднимите руку, когда услышите сигнал”. Специалист по слуху проверит вашу способность обнаруживать звуки в диапазоне частот, считающихся ключевыми для восприятия речи, и определит порог слышимости, или самую низкую громкость звука, который вы способны обнаружить. По договоренности все, что ниже 20 дБ, считается “нормой”. Более высокий (плохой) порог соответствуют умеренной, тяжелой или полной потере слуха. Потеря слуха может быть “плоской” (один и тот же порог для всех частот), наклонной (порог хуже при высоких звуках, чем при низких) или с какой-то менее типичной конфигурацией. Потеря слуха, выявленная таким образом, говорит о том, что ухо плохо делает свою работу.

Повышение порога слышимости, вызванное шумом, влияет на нашу личную и профессиональную жизнь. Мой сын недавно отвез машину в ремонт, поскольку слышал слабый, но внушивший ему опасения звук, который, как он думал, шел от коробки передач. Механик посмотрел машину, проехал на ней, не услышал ничего подозрительного и отправил моего сына домой, заверив, что опасаться нечего. Через неделю коробка передач развалилась. По-видимому, за годы работы в шумном гараже у механика ухудшился слух.

Защита слуха совершенно необходима широкому кругу людей, работающих на заводах, фабриках и в строительстве. Она также может быть необходима музыкантам, чем обычно пренебрегают. Громкость звучания симфонического оркестра часто достигает 100 дБ, а духовые и ударные инструменты при громких пассажах могут значительно превосходить этот уровень. Скрипка играет не очень громко, но ее f-образные отверстия находятся в нескольких сантиметрах от левого уха исполнителя. Очень часто скрипачи имеют более высокий порог слышимости с левой стороны, чем с правой. Большинство защитных приспособлений непропорционально подавляют высокие частоты. Но появились новые устройства, которые снижают уровень звука одинаково во всем спектре частот. Эта и другие темы, относящиеся к защите слуха у музыкантов, обсуждаются в книге “Слышать музыку: предотвращение потери слуха у музыкантов”[485].

Таким образом, мы знаем, что воздействие громкого шума может повысить порог слышимости. Это важная тема, но здесь мы не будем уделять ей большого внимания. Заинтересованный читатель без труда найдет информацию по теме повреждения слуха шумом на сайтах Центра по контролю и профилактики заболеваний США и Национального института глухоты и других коммуникационных нарушений.

Биологическое влияние “безопасного” шума (повреждение мозга)

Нам стоит относиться менее беспечно к повседневному шуму в окружающем нас суматошном мире. Громкость такого шума не превышает общепризнанного “безопасного” уровня. Это не какой-то новый или настораживающий шум; он более или менее постоянный и в целом не меняет акустических показателей во времени. И поэтому содержит мало информации. Большинство людей сочтут его “фоновым шумом”. По этой причине мы обычно не обращаем на него внимания. Мы отключаемся от этих звуков. Но отключаемся ли мы от них в действительности или просто живем в постоянном возбуждении? Каждый из нас когда-то замечал звук лишь тогда, когда он прекращался. Часто это кондиционер или мотор, работающий на холостом ходу. Кондиционер отключается, останавливается мотор, и вдруг мы “слышим” тишину. И вздыхаем с облегчением. Мгновение мы наслаждаемся покоем, пока звуки не возобновляются или не заменяются новым раздражителем. Если эти звуки не повреждают уши и мы способны почти полностью от них отключиться, нужно ли беспокоиться по этому поводу? Наука говорит, что нам следует обращать на них внимание и понимать угрозу для нашего мозга.

У людей с нормальным порогом слышимости после воздействия шума умеренной громкости возможны трудности в распознавании речи на фоне шума. Кроме того, шумная среда оказывает разнообразное отрицательное воздействие, не связанное со слухом как с таковым. Значимостью этого воздействия часто пренебрегают. Люди, живущие в условиях постоянного воздействия шума, например неподалеку от аэропорта, ниже оценивают качество своей жизни. У них повышен уровень стресса и усилена выработка гормона стресса кортизола, ухудшена память и затруднено обучение и выполнение сложных задач. У них даже повышена ригидность кровеносных сосудов и риск других сердечно-сосудистых заболеваний[486]. По оценке Всемирной организации здравоохранения, воздействие шума и его вторичные последствия, такие как гипертония и снижение когнитивных показателей, уносят огромное количество лет жизни из-за проблем со здоровьем, инвалидности и преждевременной смерти[487].

Шум мешает сосредотачиваться и обучаться. У учащихся государственных школ Нью-Йорка результаты по чтению в значительной степени зависели от того, находилась ли их классная комната на той стороне здания, которая выходит на железную дорогу, или на другой стороне, куда шум поездов не доходит[488]. Учащиеся в шумных классах на 3–11 месяцев отставали по чтению от своих сверстников. В результате этих исследований транспортные службы Нью-Йорка положили под рельсы вблизи школы резиновые прокладки, а образовательный комитет защитил самые шумные помещения звукоизоляционным материалом, что в сумме снизило уровень шума на 6–8 дБ. Вскоре разница в чтении исчезла[489].

Влияние шума сказывается не только на решении задач, связанных со слухом или языком, таких как чтение. Участников одного эксперимента просили следить за мишенью на экране компьютера – движущимся шариком – с помощью мышки. Тем временем по экрану перемещались и другие шарики. Участники эксперимента, которые по роду деятельности длительное время подвергались воздействию шума, хуже справлялись с заданием, особенно когда оно сопровождалось случайными звуками; эти люди действовали медленнее и не могли достаточно точно следовать за нужным шариком.

В книге “Зачем мы спим”[490] специалист по сну из Университета Беркли Мэттью Уолкер называет отсутствие полноценного сна “самой большой проблемой здравоохранения, с которой мы сталкиваемся в XXI веке”. Все более широко признается, что сон играет важнейшую роль в нашем здоровье, поскольку влияет на сердечно-сосудистую и иммунную систему и на нашу способность думать. Шум – один из главных виновников того, что ночью нам не удается спокойно отдыхать. Даже достаточно тихий шум отрицательно влияет на качество и количество сна. Шум не дает нам заснуть и будит раньше времени. И даже когда мы спим, шумная среда влияет на качество сна: мы ворочаемся, просыпаемся, учащается сердцебиение. Шум машин может укорачивать как фазу быстрого сна, так и медленного и мешает чувствовать себя отдохнувшим за ночь[491].

Атака “безопасного” шума на звуковой разум в период бодрствования особенно опасна для детей. Дети мастерски осваивают речь. Родителей потрясает, как быстро после произнесения первых слов их ребенок начинает говорить полными предложениями. Связи между звуками и смыслом формируются очень быстро. Дети не могут не выучить языки, которые много слышат, даже если их несколько. Но что, если звуки, которые слышат дети в этом критическом возрасте, бессмысленны?

На людях этот вопрос изучать сложно, поскольку невозможно адекватно контролировать уровень шума в условиях реальной жизни. Однако мы можем ответить на вопросы такого рода с помощью экспериментов с животными. Контролируя длительность, интенсивность и качество звукового воздействия, мы можем проследить, как изменяются в мозге электрические сигналы – денежная единица нервной системы. Что происходит со звуковым разумом под действием “безопасного” шума? И является ли этот эффект временным или постоянным?

Рис. 11.2. “Безопасный” шум разрушает сенсорные карты.

Обычно с наступлением взрослого возраста тонотопическая карта слуховой коры грызунов уже сформирована. Однако в раннем возрасте низкие и высокие звуки еще не нашли своего постоянного места в коре. Грызунов выращивали в условиях постоянного шума с интенсивностью 70 дБ. Для справки: таких низких значений даже нет в таблице NIOSH; 70 дБ считается “безопасным” уровнем шума. Но при достижении взрослого возраста слуховая кора этих животных все еще оставалась тонотопически недифференцированной; градиент от низких к высоким звукам не сформировался (рис. 11.2)[492].

В связи с этим возникает беспокойство в отношении детей, проводящих много времени в такой среде, которую мы считаем шумной, но “безопасно” шумной, как отделения интенсивной терапии для новорожденных[493]. Что может произойти с организацией слуховой коры недоношенного ребенка, если он слышит писк и стук медицинских мониторов, вентиляторов и пейджеров вместо звуков в утробе матери, таких как ритмичное биение сердца, звуки пищеварительной системы и приглушенный голос матери, которыми он наслаждался бы еще и еще, если бы родился в срок? У недоношенных детей возможен целый спектр особенностей развития, включая языковые и когнитивные, которые могут усугубляться таким ранним воздействием шума[494].

Ученые принимали меры для снижения шума в отделениях интенсивной терапии для новорожденных[495]. В одном исследовании в инкубатор подавали звуки сердцебиения и голоса матери. У детей, слушавших эти “правильные” звуки наряду с “плохими” в течение месяца, прожитого в инкубаторе, слуховая кора оказалась более развита, чем у тех, кто слышал только “плохие” звуки[496]. Живая музыка в отделениях интенсивной терапии стабилизировала сердцебиение детей, снижала стресс и улучшала сон[497].

Организация кортикальных карт необязательно нарушается навсегда. У грызунов с тонотопической картой, нарушенной из-за шума, при прекращении шумового воздействия организация карты возобновлялась[498]. Аналогичным образом нарушение организации кортикальной карты после шумового воздействия сглаживается в условиях обогащенной звуковой среды[499] – как в случае положительного влияния обогащенной звуковой среды на новорожденных в отделениях интенсивной терапии. Звуковой разум постоянно обновляет себя.

Снижается ли восприимчивость слухового мозга к “безопасному” шуму в более поздние годы? Взрослых животных на протяжении нескольких недель подвергали влиянию “безопасного” шума, опять-таки в диапазоне 60–70 дБ. Их порог слышимости не изменился, но изменился ответ коры на звук. Тонотопическая организация обработки звука нарушилась[500]. Частоты шумовых звуков заняли в мозге место, которое по праву принадлежало другим звукам. Таким образом, “безопасный” шум вреден не только в чувствительном периоде развития, но влияет и на взрослых.

Учитывая все, что мы знаем о биологической опасности “безопасного” шума, нужно пересмотреть наше отношение к широко используемым генераторам шума, особенно в плане их влияния на развивающийся мозг. Устройства, которые часто используют, чтобы люди, в том числе маленькие дети, не пробуждались от домашних звуков, и которые работают по восемь и более часов в сутки, могут притуплять звуковой разум и иметь долгосрочные последствия для нашей способности определять смысл звуков.

Шум внутри головы

У нас должен вызывать беспокойство не только внешний шум, но также шум внутри головы. Звуки не попадают в пустое и тихое пространство внутри головы. Как мы слышим помехи между радиостанциями, когда настраиваем приемник на прогноз погоды или на музыкальный канал, так и в мозге никогда не бывает тишины. В нем всегда есть некая фоновая активность – возбуждение нейронов “вхолостую”, которую звуковой разум при настройке должен преодолевать. Чтобы звук был услышан, нервный ответ должен превышать фоновый уровень электрической активности, поэтому важно, чтобы эта активность “вхолостую” не была чрезмерной. Мы обнаружили неожиданную связь между величиной фоновой активности мозга и развитием речи. Уровень образования матери часто коррелирует со степенью речевой стимуляции, которой подвергается ребенок. Этот же показатель часто используют для приблизительной оценки социально-экономического статуса[501]. Выясняется, что дети более образованных матерей имеют более низкий уровень фоновой активности – менее шумный мозг. Кроме того, мозг этих детей точнее обрабатывает компоненты звука (рис. 11.3)[502]. Иными словами, обучение связывать звук с его значением, вероятно, создает более отчетливый сигнал и снижает фоновую активность нейронов, что способствует более эффективной и точной обработке звука.

Семьи с низким социально-экономическим статусом с большей вероятностью живут в обедненной лингвистической среде[503] и в более шумном районе. Возможно, фоновый шум в мозге усиливается долгосрочным влиянием шума машин и поездов, близостью промышленных предприятий и перенаселенностью, что связано с уровнем доходов[504]. Такую интерпретацию подтверждают результаты экспериментов с животными, в которых воздействие шума приводило к повышению спонтанного мозгового шума (варианту гиперактивности мозга) в слуховом среднем мозге и коре[505]. Таким образом, шум внутри мозга бывает вызван шумом снаружи. Повышенный уровень внутреннего фонового шума конкурирует с важными звуками, такими как звуки речи, за “место в голове”. Пожизненное воздействие шума и недостаток лингвистического воздействия, как в порочном круге, могут нарушать способность осмысливать звуки.

Рис. 11.3. Спонтанный фоновый нервный шум сильнее у людей, матери которых имеют более низкий уровень образования, что служит приблизительной оценкой уровня дохода.

Тиннитус – еще один пример “внутреннего шума”. Чаще всего он проявляется как “звон в ушах”, но также может звучать как шипение, гул или жужжание. Однако эти звуки идут не из внешних источников – они создаются внутри головы. Это состояние бывает временным, например после посещения громкого концерта, или хроническим и приводить к стрессу, депрессии, усталости и нарушению концентрации. Хронический тиннитус вызывается разнообразными причинами, которые плохо изучены и по сути неизвестны[506]. Часто он сопровождается потерей слуха, а потеря слуха, вызванная шумом, является главной виновницей этого состояния. Таким образом, на примере тиннитуса мы видим непосредственную связь между шумом снаружи и шумом внутри головы.

Даже в случаях с потерей слуха источником тиннитуса является мозг. Звон в ушах обычно происходит на той же частоте, которую человек перестает слышать. Если вы теряете слух (повышается порог слышимости) на частоте 2000 Гц, звон имеет частоту около 2000 Гц. Это слуховой аналог фантомной боли, при котором человек после ампутации чувствует боль в несуществующей конечности. Возможно, слуховые нейроны возбуждаются случайным образом, хотя не получают сигнала от уха. Слуховой мозг постоянно ищет стимулы; когда звука нет, мозг способен его “придумать”. Возможно, это еще одна причина, почему у детей в обедненной лингвистической среде повышен нервный шум.

Иногда, чтобы отвлечь пациентов с тиннитусом от этого неприятного звона в ушах, используют генераторы белого шума. Однако на самом деле белый шум способен усугубить ситуацию, обострив аномальное функционирование мозговых центров, которое изначально и привело к проблеме[507]. Если в терапевтических целях для перекрывания тиннитуса использовать звук, то, скорее всего, пользу принесут более осмысленные звуки, такие как музыка, шум волн или ветра, а не генераторы инвариантного шума.

Гиперакузия и мизофония – это варианты повышенной чувствительности к звукам умеренной громкости. Эти состояния часто сопутствуют тиннитусу, но иногда появляются самостоятельно. Тиннитус, гиперакузия и мизофония – удивительные примеры связи слуховой системы с нашими эмоциями. Внимание к нежелательным звукам вместе с негативными эмоциями и создаваемым ими стрессом запускают цепь обратной связи, ухудшающую эти состояния[508]. Есть надежда, что путем терапевтической стимуляции лимбической системы, управляющей эмоциями, мозг можно научить ослаблять эти раздражители звукового разума[509]. Считается, что тиннитус, гиперакузия и мизофония возникают из-за гиперактивности слухового среднего мозга и коры, скорее всего вызванной нарушением работы эфферентной системы обратной связи, которая не справляется со своей тормозящей работой[510].

Биологическое воздействие шума на окружающую среду

Одно из свойств звука – это способность действовать на расстоянии. Иннуиты и тлинкиты, занимающиеся морским промыслом, с помощью слуха улавливали под днищем корабля звуки, издаваемые китами. Тутси и хуту умеют слышать низкочастотные звуки общения слонов[511]. Но эти способности находятся за пределами возможностей большинства людей, которые не учились так чутко вслушиваться в тончайшие звуковые нюансы.

Одна из причин, почему мы не умеем внимательно слушать (и наше общество в такой степени зависит от зрительного восприятия), заключается в обилии шума. В книге “Квадратный дюйм тишины” Гордон Хемптон рассказывает, как его внимание постепенно переключалось от слуха на зрение по мере того, как он проделывал путь длиной в 250 километров в сторону Вашингтона[512]. По мере приближения к столице шум машин становился почти непрерывным. По мнению Хемптона, в США есть только 12 мест, где можно находиться в тишине непрерывно в течение 15 минут. Причем, чтобы было понятно, “тишина” не означает отсутствие звуков. Шорох листвы, журчание ручьев, пение птиц в понимании Хемптона считается тишиной. Он имеет в виду звуки автомобилей, самолетов, сельскохозяйственных машин, вентиляторов и других созданных человеком устройств. Суммарное влияние антропогенного шума так велико, что его регистрируют сейсмографы, предназначенные для мониторинга тектонических процессов и землетрясений[513].

Каково влияние шума на животных? При усилении шумового фона в окружающей среде птицы, лягушки и даже киты кричат громче, чаще и качественно иначе[514]. Певчие овсянки в городах изменяют высоту голоса с 1000 до 2000 Гц, чтобы избежать помех городского шума с пиком ниже 2000 Гц[515]. Многие из нас заметили усиление громкости птичьих криков и песен, когда в 2020 году пандемия коронавируса привела к значительному снижению антропогенного шума. Однако в это время птицы на самом деле снизили громкость пения в результате ослабления производимого людьми грохота и удвоения расстояния, на котором их было слышно. Одновременно увеличилась сложность птичьих песен[516]. А киты при высоком уровне шумового загрязнения просто молчат[517]. Кроме того, эхолокация, которой они пользуются для перемещений, нарушается гидролокаторами судов, что, возможно, приводит к выбросу животных на берег[518].

Более ста лет назад Америке повезло с президентом, который задумался о том, чтобы сохранить окружающую природу. Теодор Рузвельт создал 5 национальных парков, 18 национальных памятников (охраняемых территорий) и свыше 200 национальных лесов, заповедников дикой природы и заказников. В одном из документальных фильмов Кен Бернс[519] называет национальные парки “лучшей идеей Америки”. Рузвельт признавал важность сохранения природных ресурсов и населяющих их видов для будущих поколений: “Из всех вопросов, которые могут возникнуть у нашей нации, кроме сохранения существования в большой войне, нет ничего, что может сравниться по важности с большой и ключевой задачей сохранения этой земли для наших потомков даже в лучшем виде, чем при нас”[520].

Слишком часто на звуки обращают меньше внимания, чем на зрительные сигналы. Мы поддерживаем инициативы, которые уменьшают визуальное загрязнение и исчезновение лесов, но, к сожалению, не отдаем себе отчет в разрушительном влиянии шума на общение, спаривание и, вообще говоря, выживание животных. Нам следует беспокоиться об исчезновении тишины и о том, как это сказывается на нас и на других видах.

Что можно сделать с шумом?

Бьянка Боскер в журнале Atlantic писала о человеке из Аризоны, который заметил в доме непрерывное монотонное гудение[521]. Поначалу он думал, что это звук насоса в чьем-то бассейне или пылесос, но вскоре понял, что от звука невозможно избавиться. Ни закрытые окна, ни беруши его не заглушали. В результате небольшого расследования он связал этот звук с работой дата-центра, находящегося в километре от его дома. Вся наша электронная активность в XXI веке: посты в инстаграме, банковские операции, онлайн-покупки, поиск информации для написания этой книги – все это требует доступа к данным, которые должны где-то храниться. Так что центры хранения и обработки данных, или дата-центры, с их гектарами серверов и мощными системами охлаждения производят шум, который Боксер назвала “выхлопом нашей активности”. Что можно сделать с шумовым загрязнением и как ослабить его влияние на наш звуковой разум?

Задача номер один – признать шум мощной и вредоносной силой, даже если это шум не такого рода, который заставляет нас инстинктивно прикрывать уши руками. Шум на самом базовом уровне изменяет звуковой разум и вредит нашему здоровью. Эта биологическая данность недостаточно признана и недостаточно обсуждается в печати. От шума в буквальном смысле некуда скрыться, так что найти решение непросто. Но можно попытаться снизить уровень шума. Чтобы этого добиться, следует предпринять некоторые шаги на уровне собственного поведения и на уровне технологии. Первый шаг заключается в том, чтобы просто быть информированными о влиянии шума. Знали ли вы раньше о потенциальной опасности “безопасного” шума?

Загрузите на смартфон приложение, определяющее уровень шума, и оцените окружающее вас звуковое пространство дома, на работе, в транспорте и в спортивном зале. Вы когда-нибудь обращали внимание, насколько шумно бывает в спортивном зале? Фоновая музыка, стук штанги, крики инструктора и гулкое эхо – все это враждебная звуковая среда. Есть что-то ироничное в том, что мы ходим в спортивный зал, чтобы поддерживать здоровье мышц и сердца, но при этом наносим вред нашему здоровью в других отношениях. Возможно, мы не должны так мощно хлопать дверцей шкафчика перед тренировкой.

По мере осознания окружающих нас звуков следует задать вопрос: “А это необходимо?” Можно пытаться сопротивляться тому, во что превращается наш мир, и думать, прежде чем пассивно соглашаться применять новейшие современные приспособления. Обязательно ли наша сушилка для белья должна с нами разговаривать? Так ли важно, чтобы наша машина чирикала или сигналила каждый раз, когда мы ее открываем и закрываем? Как отключить эту функцию, написано в руководстве по эксплуатации, это займет одну минуту. Должна ли Филлис держать телефон на расстоянии вытянутой руки и говорить по громкой связи, когда идет по улице? Должны ли все пассажиры у гейта С12 слышать звук видеоигры Эрика? Я люблю концерты. Рок-концерт должен быть громким, но почему бы не снизить громкость домашних стереосистем в паузах между концертами? Не лучше ли использовать это время, чтобы обсудить увиденное шоу с другом, не переходя на крик, или просто немного передохнуть.

Сто лет назад, если хотелось послушать музыку, нужно было пойти на концерт или, скорее, поиграть самим. В этом был элемент активного вовлечения. Музыке нужно было уделять время, которое оплачивалось удовольствием – через активность сети вознаграждения в лимбической системе. Выделяющийся дофамин усиливает удовольствие и побуждает нас возвращаться к этому занятию[522]. Теперь музыка переместилась с авансцены на задний план, превратившись из сигнала в шум. Музыку навязывают нам в аэропортах, в лифтах, в продуктовых магазинах и в телефоне в ожидании ответа. Мы перестали относиться к музыке активно и воспринимаем ее как еще один источник шума, который нужно игнорировать и который только раздражает. Когда музыка просто присоединяется к скрипучему хору непрошеных звуков, она не настраивает наш мозг через активное участие, не учит нас выделять важные элементы звука, не задействует активным и плодотворным образом наши эмоции. Мы научились не обращать на нее внимания. Хорошо ли это для нашего развивающегося звукового разума?

Технологии ослабления шума

Очевидный способ снижения уровня шума заключается в использовании берушей. Чаще всего они сделаны из пенистого материала и, благодаря однотипному и безразмерному дизайну, подходят многим, хотя лично мне с ними неудобно, поскольку мои ушные каналы такие извитые, что беруши выпадают. Я предпочитаю восковые беруши, которые принимают форму моего ушного канала и держатся лучше, особенно в спортзале или когда я сплю в шумном месте. Вы может также подумать про беруши, сделанные на заказ. Их часто называют “берушами музыкантов”, и они предназначены для снижения уровня звука в равной степени по всему диапазону частот, так что слышимость ухудшается не только на высоких или низких частотах. Некоторые изготовленные на заказ беруши имеют сменные фильтры, что позволяет ослаблять звук в большей или меньшей степени в зависимости от условий. Например, вы можете использовать фильтр на 8 дБ, когда едете в метро, и фильтр на 25 дБ, когда играете на ударных инструментах. Пока за окнами моего кабинета на протяжении нескольких лет шло строительство, я носила свои сделанные на заказ беруши каждый день. Это сильно ослабляло раздражение от шума.

Наушники с активным шумоподавлением прекрасно убирают продолжительный шум, как в самолете или в поезде. Они создают звуковые волны в противофазе с шумом, раздающиеся одновременно с ним. Два звука в противофазе гасят друг друга, но могут создавать повышенное звуковое давление. Некоторые люди, включая меня, часто после ношения таких устройств некоторое время чувствуют усталость. Как активные, так и пассивные беруши для ослабления шума имеют разновидности, позволяющие слушать аудиозаписи: благодаря снижению шумового фона можно слушать музыку, аудиокниги или передачи на более низкой громкости.

При исполнении музыки перед публикой музыканты часто используют сценические мониторы – динамики, направляющие на них звук их собственного инструмента: так они лучше слышат свою игру. Есть мониторы, которые вставляются в уши, и у них есть свои достойные внимания преимущества. Правильно смикшированные звуки в правильном сочетании поступают непосредственно (и без проводов) от пульта в уши. А изготовленный на заказ вариант берушей ослабляет другие доносящиеся со сцены звуки, например звуки ударных инструментов. Кроме того, можно свободно перемещаться по сцене: вокалистке не приходится волноваться, что она слишком далеко от монитора. Благодаря уменьшению шума не так сильно устает голос, поскольку нет нужды перекрикивать звуки инструментов или толпы. Наконец, ушные мониторы минимизируют акустические различия в разных залах.

Хотя реверберация (эхо) не является шумом в том смысле, в котором мы использовали это слово до сих пор, она тоже мешает понимать речь и искажает музыку. Использование поролоновых плит, ковров и занавесок ослабляет реверберацию, мешающую услышать то, что мы хотим слышать. В архитектурном дизайне ресторанов, музыкальных залов и других общественных мест все больше учитывают проблему шума. В оркестровых ямах и под потолком ресторанов устанавливают сложные активные шумоподавляющие системы. Микрофоны улавливают звуки, а динамики проигрывают их обратно таким образом, чтобы уменьшать реверберацию, – нечто похожее на шумоподавляющие наушники. (С другой стороны, в некоторых помещениях используют активную акустику для усиления реверберации, чтобы оживить акустическую среду.) Кроме приложений, измеряющих уровень звука, существуют краудфандинговые приложения, оценивающие общественные места по уровню шума. Ищете тихое место для учебы, занятий спортом или спокойной беседы? Появляется все больше возможностей для выбора мест, где кто-то подумал об акустическом дизайне.

В слуховых аппаратах используется цифровая технология для снижения уровня шума, помогающая отличать речь от шума в реальном времени[523]. Слуховые аппараты могут настраиваться так, чтобы усиливать некоторые компоненты звука (голос собеседника) и мгновенно усиливать или ослаблять звук на определенных частотах, чтобы выделить звуки речи и в идеале подавить звон тарелок, доносящийся из ресторанной кухни. В таком качестве слуховые аппараты становятся инструментом, помогающим не только слышать, но и слушать.

Это правда, что многие самые лучшие устройства имеют и более высокую цену. Шумоподавляющие беруши, изготовленные на заказ, стоят намного больше, чем имеющиеся в свободной продаже затычки. Ушные аудиомониторы стоят дорого. Снижающие уровень шума слуховые аппараты дополнительно увеличивают и без того немалые расходы системы здравоохранения. Существуют менее шумные фены, но они стоят вдвое дороже стандартных моделей. Пока наше общество не станет больше беспокоиться по поводу проблемы шума, подобные товары будут оставаться редкими и дорогими. Однако есть вещи, которые мы можем делать ради себя и своих соседей и которые не стоят почти или совсем ничего.

Поведение

Я бывала на концертах, когда музыканты объявляли: “Мы будем играть так громко, что у вас из ушей потечет кровь!”, а публика отвечала: “Да!” Есть что-то крутое в том, чтобы слушать громкие звуки, которые могут быть разрушительными. Это сродни тому, что мы раньше думали о спортсменах: крутой парень! Получил удар по голове, но немедленно вернулся в игру. “Соберись!” Взять, например, ремни и подушки безопасности в автомобилях и средствах защиты в спорте. Совсем недавно, в 1970-х годах, лишь некоторые профессиональные хоккеисты носили шлемы, а игроки высшей бейсбольной лиги сбрасывали свои, как только добегали до базы. Теперь невозможно себе представить хоккеиста без шлема. Бейсболисты носят шлемы между базами, и уже стали нормой модели с дополнительной защитой челюсти. Теперь мы признаем, насколько важно защищать себя от сотрясения мозга. В наши дни даже самые крутые мачо пристегиваются ремнем, и в спорте больше внимания уделяется безопасности – до такой степени, что – плохо это или хорошо – контактный спорт теряет популярность. Я надеюсь, что мы таким же образом станем менее беспечно относиться к шуму.

Изменение поведения уже заметно. Такие люди, как Гордон Хемптон с проектом “Тихие парки”, стараются защитить тихие места[524]. Люди во всем мире отметили и оценили снижение уровня шума во время карантина, вызванного коронавирусом. Когда в Париже возобновилась шумная жизнь, люди стали больше жаловаться на шум, особенно шум мотоциклов. Появились полицейские патрули по борьбе с шумом, а на перекрестках были установлены датчики шума, автоматически высылающие штрафы мотоциклистам, превышающим допустимый уровень шума[525].

Звуковой разум влияет на выборы, которые мы делаем в нашем звуковом мире. Чем меньше мы ценим тишину и чем больше наш мозг привыкает к шуму, тем более шумным становится мир. Это порочный круг. К счастью, существует много возможностей для обогащения звукового разума. Использование правильных звуков служит противоядием от воздействия шума, как мы видим на примере новорожденных детей из отделений интенсивной терапии, двуязычных людей и музыкантов.

Глава 12

Звуковой разум и старение

Не кричи. Я тебя слышу, но не понимаю.

Мои трое сыновей – почти ровесники и иногда соревнуются между собой. Я часто клала им в коробочки со школьными обедами записки. Одна такая записка, которая периодически появлялась во всех трех коробочках, гласила: “Ты мой любимый ребенок”. Я думаю, им хватало смекалки, чтобы понимать, что у меня нет любимчика, или, возможно, они поняли это, злорадно показывая свои записки друг другу и выяснив, что они есть у всех.

Как среди сыновей, у меня нет любимчиков и среди тридцати с небольшим аспирантов, успевших поработать в лаборатории Brainvolts. Но одной из тех, кто уж точно получил бы такую записку в коробочке с обедом, была Самира Андерсон. В отличие от большинства людей, приходящих в Brainvolts в двадцать с чем-то, Самира называла себя “пожилой дамой”, когда поступила в аспирантуру. На протяжении уже 30 лет она работала аудиологом в различных частных и медицинских учреждениях Миннесоты.

Ее пациенты, главным образом пожилые люди, определили ее исследовательский интерес. А именно, какую роль слух играет в старении и наоборот? Под ее руководством Brainvolts начала исследования звукового разума пожилых людей. Безусловно, никто не мог бы вести эту работу лучше, чем Самира. Как врач, она жаждала понять биологическую суть проблем, от которых лечила десятки лет. И участники исследований любили ее! Она с радостью делилась своими знаниями о том, что происходит в сфере общения, когда мы становимся старше, и обсуждала это с самыми разными людьми, которые хотели с ней работать. Спустя годы после завершения проектов о “стареющем мозге” некоторые их участники звонили в Brainvolts и спрашивали, не нужны ли нам еще люди для исследований.

С одной стороны, мы многое знаем о том, как старение затрагивает ухо, то есть что происходит с улиткой. С возрастом суммарное влияние шума за всю нашу жизнь и отмирание элементов среднего и внутреннего уха сдвигают наш порог слышимости. Эти пороги (громкость самых тихих звуков, которые мы можем слышать) с достижением среднего возраста меняются характерным образом. В одном исследовании было показано, что у 46 % людей старше 48 лет слух уже ослаблен[526]. В другом обнаружили ухудшение слуха у 63 % людей старше 70 лет[527]. Эта связанная с ухом потеря слуха носит название “пресбиакузис” (от греческих слов presbys + akousis, “старый слух”). Опытные аудиологи, такие как Самира, наверное, могли бы назвать возраст человека с точностью до пяти лет, глядя на одну лишь аудиограмму. Но чего Самира – да и никто другой – не могла бы узнать, это насколько человек может осмысливать звук, который способен слышать. В действительности некоторые пожилые люди даже с обычным порогом слышимости просто не могут понять те звуки, которые слышат. Такая потеря способности осмысливать звук обычно выражается в том, что люди начинают с трудом понимать речь в шумной обстановке. Понимание того, почему это происходит и что с этим делать, – это Святой Грааль науки о слухе.

Кроме возрастных нарушений в улитке уха (обычно касающихся восприятия высоких частот), нарушения также могут затрагивать слуховые центры мозга. Иногда это следствие ослабления сигнала от ушей. Мозгу для оптимального функционирования нужен звук. У тех, кто носит слуховой аппарат, улучшается память и слух в шумной обстановке. Заметно улучшается ответ мозга на компоненты звука[528]. Люди часто говорят, что слуховой аппарат помогает “лучше думать”. Похоже на то, как я вставляю контактные линзы перед тем, как позвонить по телефону: способность видеть помогает мне думать.

Но изменения в мозге часто не связаны с потерей слуха[529]. Старение сопровождается целым рядом физиологических изменений звукового разума. Старение может нарушать организацию тонотопических карт, распределяющих обработку разных частот, и нарушать тормозные процессы, обеспечивающие тонкую и избирательную настройку на определенные частоты[530]. Кроме того, происходит замедление обработки сигнала, ослабление проводимости между взаимодействующими отделами мозга[531] и усиление нейронного шума[532].

С возрастом физиологические изменения происходят и за пределами слуховой системы, по всему мозгу. Когда мы стареем, активация полушарий становится более симметричной, кровоток ослабевает и мозг сжимается: примерно на 5 % за каждые 10 лет после 40 лет, причем это касается и серого, и белого вещества[533]. Иногда слегка ослабевают когнитивные способности, связанные со скоростью обработки сигналов и с памятью[534]. Системные возрастные изменения в работе нейронов дополнительно затрудняют осмысление звуков[535]. Я говорю о каждодневных ситуациях, которые с возрастом проявляются чаще, например становится трудно подсчитать чаевые в ресторане или вспомнить, что только что случилось в книге, которую вы сейчас читаете. Возрастные когнитивные проблемы обычно касаются способности решать такие вот сиюминутные задачи, которая максимальна между 20 и 30 годами. Напротив, выкристаллизованный разум: навыки, способности и знания, выученные (а потом выученные заново), – продолжает улучшаться до семидесятилетнего возраста[536].

А еще существует деменция. Это не специфическое заболевание, это набор симптомов, которые, наряду с потерей памяти, включают потерю ориентации во времени и пространстве, замешательство, снижение способности сосредотачиваться, трудности с нахождением вещей и зачастую изменения личности. Наиболее распространенной формой деменции является болезнь Альцгеймера, и считается, что сейчас 50 миллионов человек в мире живут с этой болезнью. Мы не знаем точно, в какой степени деменция коррелирует с какими-то из перечисленных выше физиологических изменений мозга. Посмертное вскрытие людей, страдавших и не страдавших от болезни Альцгеймера, не позволяет сделать однозначных выводов; степень атрофии или дегенерации часто слабо связана с наличием и тяжестью когнитивных проблем[537].

Но что мы знаем точно, так это то, что звук – это доступ к нашей памяти, когда остальная связь с миром съедена деменцией. Оперная певица мирового класса Нэнси Густафсон рассказывает о своей матери, у которой деменция прогрессировала до такой степени, что она уже не узнавала Нэнси и не говорила ничего, кроме “да” и “нет”. Однажды Нэнси села за фортепиано в отделении, где находилась ее мама, и начала играть рождественские песни. Почти тотчас мама стала подпевать и потом какое-то время поддерживала беседу. Нэнси основала ассоциацию “Песни наизусть” (“Songs by Heart”), чтобы помогать петь людям с деменцией, живущим в домах престарелых. Музыка помогает людям с деменцией поддерживать эмоциональное и когнитивное здоровье[538].

Отпечаток старения в слышащем мозге

Помня обо всем этом, такая специалистка, как Самира, желая помочь людям старше 70 лет решить проблемы со слухом, должна отдавать себе отчет, что трудности в понимании речи лишь в очень небольшой степени связаны с порогом слышимости. Трудности могут возникать из-за возрастных изменений, касающихся как слуховых, так и других отделов мозга.

Лаборатория Brainvolts с Самирой во главе начала крупномасштабный проект по исследованию характеристик слухового мозга у пожилых людей. Используя FFR, мы пытались понять, каковы признаки старения слухового мозга: обработка каких компонентов звука изменяется? А потом мы стали выяснять, как замедлить или устранить последствия старения звукового разума.

Не очень убедительно звучит, что, скажем, физиологический ответ на звук в “старом” мозге слабее, чем в “молодом”, если в первом имеет место пресбиакузис. Если звук не передается от уха к разным центрам слухового пути, вряд ли стоит надеяться, что ответ мозга в таком случае будет нормальным. Поэтому мы использовали двусторонний подход, чтобы уменьшить влияние порога слышимости на наши результаты. Во-первых, мы сделали все возможное, чтобы аудиограммы испытуемых совпадали. Хотя приведенная выше статистика достаточно мрачная, безусловно, есть люди в возрасте 60–75 лет с нормальным порогом слышимости. Мы также отыскали несколько человек с потерей слуха из группы “молодых”, чтобы выровнять соотношение. Во-вторых, мы определенным образом усиливали звук индивидуально для каждого испытуемого. Мы тщательно определяли пороги слышимости вдоль всего спектра частот для всех участников исследования и в зависимости от уникального профиля каждого участника использовали индивидуально подобранные звуки. Для Юджина, например, мы усилили звуки в интервале от 1000 до 4000 Гц, что соответствует ухудшению слуха на его аудиограмме, тогда как для Марджори мы равномерно приподняли весь спектр. Таким образом, мы сделали, что могли, чтобы каждый участник мог слышать звуки, которые активируют их уши одинаково.

Но даже после выравнивания слышимости мы почти во всех случаях наблюдали ослабление ответа на звук у пожилых людей, измеренного с помощью FFR[539]. Имели место некоторые нюансы, но в целом у пожилых участников ответ был слабее. Он был более отсроченным. Он был менее стабильным (менее постоянным). И менее синхронизированным. Гармоническое содержание было ослаблено (см. рис. 12.1). Самыми выраженными были изменения временных показателей ответа, что понятно, поскольку возрастное снижение скорости обработки сигналов может происходить из-за изменений в структуре белого вещества[540]. Мы видели замедление обработки слогов, особенно со сложной временной разверткой, такой как ЧМ в словах типа “дог”. Отсрочка ответа на такие ЧМ могла составлять миллисекунду или более – для слышащего мозга это целая вечность. Звуковой разум просто не реагировал так быстро, как годы назад. Кроме того, наблюдалась связь между степенью ухудшения ответа и тем, как участники описывали свое состояние во время эксперимента. У тех, кто заявлял, что они в целом неплохо слышали записи на фоне шума, ухудшение было менее выраженным; у тех же, кто заявлял о трудностях, действительно, ответ мозга был нарушен в большей степени[541]. Вспомните, что благодаря индивидуальному усилению звука все они “слышали” ушами один и тот же сигнал; поэтому из их описаний следовало, что именно сигнал мозга, который мы записывали, отражал то, насколько хорошо они осмысливали звук.

Рис. 12.1. Старение оставляет отпечаток на многих гранях слухового мозга.

Может ли улучшение самого звука ослабить когнитивное старение? Пожилые люди с ухудшением слуха на протяжении шести месяцев носили слуховые аппараты. В результате улучшилась не только их способность слышать и понимать звуки на фоне шума даже без слуховых аппаратов, но появлялись признаки перестройки звукового разума[542].

Мы не знаем, потеряли ли слуховые отделы мозга способность адекватно реагировать из-за собственных проблем, или они замедлились, поскольку не получали сигналов от когнитивных центров, которые независимым образом угасали с возрастом. В любом случае мы видели явные признаки старения звукового разума, в котором нельзя обвинять одни только уши. Даже с самыми лучшими на свете слуховыми аппаратами, подогнанными и запрограммированными самыми высококлассными аудиологами, стареющему мозгу непросто решать такие задачи, как вычленение речи из шума.

И что же делать? Самира решила узнать, как помочь пожилым пациентам восстановить свой угасающий с годами звуковой разум.

Замедляем слуховое старение

Тренировки

Одновременно с повсеместным распространением персональных компьютеров и смартфонов наблюдается расцвет компьютерных приложений для “тренировки мозга”. Одни созданы для пожилых людей, другие – для детей школьного возраста, но все они заявляют, что улучшают память, способность обучаться и сосредотачиваться через “перепрошивку” мозга. Какие-то имеют убедительное научное обоснование, другие, возможно, просто новомодные способы изымания денег. В научной среде, как в нейробиологии, так и в других областях, мнения разнятся от одобрения до скептицизма[543]. Тем не менее Самира поняла, что теперь, вооружившись объективным методом оценки влияния этих средств на звуковой разум, она может измерить, усиливается ли ответ стареющего мозга на звук в результате легкодоступных тренировок. Если это так, это стало бы важной новостью для всех нас и для провайдеров в сфере оздоровления слуха.

Самира выбрала коммерческий продукт, в котором особый акцент ставился на тренировку слуха. В частности, там были упражнения, направляющие внимание на определенные компоненты звука, включая распознавание звуков (например, ЧМ), слогов и слов, различающихся временной разверткой. И все это было представлено в постепенно усложняющемся звуковом контексте. Поначалу компоненты звука разобрать легко, но потом их постепенно модифицируют, делая все сложнее, по мере того как участник учится слышать все более тонкие нюансы звука. Это приложение казалось сделанным специально для Самиры и ее пациентов с их характерным отпечатком старения в слуховом мозге. Она привлекла к исследованию 79 человек в возрасте от 55 до 70 лет и, разделив их случайным образом, половине предложила на протяжении восьми недель выполнять упражнения для тренировки мозга, а второй половине – на протяжении такого же времени обучаться с помощью видеопрограмм. Люди из обеих групп должны были уделять этой активности час в день пять дней в неделю. До и после этого восьминедельного периода у всех участников измерялась память, способность слышать на фоне шума, скорость обработки звука и FFR.

Через восемь недель у людей, выполнявших упражнения для тренировки мозга, наблюдалось улучшение памяти, способности слышать на фоне шума и скорости обработки звука. Временные показатели ответа мозга тоже улучшились, особенно при реакции на ЧМ слогов речи на фоне шума[544]. Подобных изменений не было зафиксировано в группе людей, смотревших образовательные программы. Выясняется, что направленная тренировка слуха за достаточно короткий срок способствует настройке звукового разума и сглаживает одно из главных неудобств для пожилых людей – трудности восприятия речи на фоне шума. Самира рассказывает об одном участнике исследования, Фреде, который не мог поверить, насколько лучше он стал слышать звуки в фильмах. “Вдруг я стал смеяться шуткам и перестал бесконечно спрашивать: «Так, еще раз, а кто этот парень?» Кажется, улучшение слуха улучшило весь мой мозг!” Другая участница, Сэнди, сообщила, что стала получать больше удовольствия от шумных семейных встреч с малышами-внуками. К сожалению, судя по некоторым признакам, это непродолжительное улучшение[545], и, вероятно, занятия должны быть регулярными. Тем не менее разумный выбор упражнений для тренировки мозга помогает отчасти вернуть временные показатели ответа, ухудшающиеся с возрастом.

Но что, если есть способ вообще предотвратить снижение скорости обработки звука?

Здоровое старение

С увеличением доли пожилого населения, живущего все дольше и дольше, тема здорового старения приобретает небывалую значимость. Национальный институт США по проблемам старения выделяет четыре элемента, которые могут вносить вклад в обеспечение продуктивной и содержательной старости: поддержание здоровой массы тела, здоровое питание, физическая активность и наличие увлечений и социальной активности. Соблюдение этих условий снижает риск деменции и увеличивает продолжительность жизни[546].

Как мы видим, в этом списке не говорится о роли звукового разума в здоровом старении. Однако качество жизни пожилых людей сильно связано со звуком и слухом. Даже при тщательном контроле остальных факторов риска (возраст, пол, уровень образования и др.) наличие ухудшения слуха сильно и независимо связано с когнитивными нарушениями[547]. А среди людей с диагностированной деменцией скорость угасания когнитивной функции выше при наличии проблем со слухом[548]. Как Национальный институт США, так и его аналог в Великобритании называют потерю слуха одним из факторов риска деменции, который в значительной степени поддается коррекции[549]. Связь между деменцией и слухом наблюдается на уровне мозга так же отчетливо, как и на уровне уха. Способность слышать на фоне шума, которая требует не только слышать сигнал, но и думать о нем, снижена у пожилых людей с болезнью Альцгеймера и другими формами нарушения памяти[550].

Но есть и еще один неприятный аспект связи между слухом и деменцией. Проблемы со слухом – как общее ухудшения слуха, так и особенно неспособность слышать на фоне шума – приводят к изоляции. Если вы плохо разбираете речь, вы с меньшей вероятностью пойдете на встречу с друзьями, в церковь, позвоните детям или поболтаете с продавцом в магазине. Вы будете все больше отдаляться, чувствовать все большую социальную изоляцию и одиночество и в конечном итоге вести менее насыщенную жизнь. Эти социальные факторы, которые есть в списке Национального института старения, связаны с деменцией.

Как молодой человек способен начать заниматься спортом и правильно питаться прямо с сегодняшнего дня, чтобы подготовить себя к здоровой старости, так вполне возможно начать делать что-то со своим звуковым разумом, что принесет дивиденды в более поздние годы. Здоровое старение начинается в детстве.

Поддерживаем молодость звукового разума с помощью музыки

Занятия музыкой способствуют сохранению здоровья в пожилом возрасте. Пожилые музыканты лучше разбирают речь на фоне шума, чем их сверстники-немузыканты, и это отражено в ответе их мозга на звук[551]. Более того, пожилые люди с музыкальным прошлым лучше сохраняют память и когнитивные способности, чем немузыканты[552].

Мы в Brainvolts изучили работу слухового мозга у пожилых музыкантов. Мы привлекли к исследованию музыкантов и немузыкантов в возрасте от 45 до 65 лет. За плечами у музыкантов были десятилетия непрерывной музыкальной практики, начавшейся с детского возраста. После тщательной проверки слуха, показателя IQ и выравнивания групп по когнитивным способностям, физической и социальной активности мы проанализировали способность участников слышать на фоне шума. Музыканты делали это лучше[553]. Затем мы проверили, какое влияние занятия музыкой оказывали на обнаруженные нами ранее признаки старения в мозге. Примечательно, что ухудшение обработки всех компонентов звука (временной развертки, постоянства и др.) у пожилых музыкантов было менее выраженным или вообще отсутствовало. Реакция их мозга была близка к реакции здоровых молодых людей (рис. 12.2)[554]. Это касалось даже тех пожилых участников, у которых было связанное с ухом ухудшение слуха: способность слышать в шуме у пожилых музыкантов с ухудшением слуха оказалась такой же или лучше, чем у немузыкантов с нормальным порогом слышимости, причем даже вдвое более молодых[555]. Активность мозга пожилых музыкантов – с потерей или без потери слуха – сохраняет четкость и ясность молодых людей.

Рис. 12.2. Слуховой мозг пожилых музыкантов ведет себя так же, как мозг молодых людей.

Немного, а хватает надолго

В старости артрит лишил руки моей мамы силы, сделав ее костяшки пальцев распухшими и болезненными. Она не могла открывать консервные банки и с трудом завязывала шнурки. Но, благодаря моторно-слуховой памяти, сформированной за годы занятий музыкой, она сохранила способность играть на пианино.

Положительное влияние занятий музыкой сохраняется, даже если вы больше не играете. На лекциях я часто спрашиваю: “Кто из вас когда-нибудь занимался музыкой?” Многие поднимают руки. “А кто из вас играет до сих пор?” Большинство рук исчезает. Многие из нас занимались музыкой в прошлом. Мы заинтересовались, не могут ли занятия музыкой в ранние годы жизни приносить плоды через десятилетия, как скромное инвестирование в молодости неплохо окупается при выходе на пенсию. Если звуковой разум через занятия музыкой научился эффективно связывать звук со смыслом, продолжает ли он усиливать этот навык автоматически в последующие годы?

Мозг пожилых людей, игравших на музыкальном инструменте всего лишь на протяжении трех лет много десятилетий назад, имеет признаки более “молодого” мозга[556]. В частности, наблюдается более правильная временная развертка ответа на такие сложные компоненты, как ЧМ речи. Этот результат хорошо согласуется с комплементарными данными на животных, показывающими, что обогащение звуковой среды на ранних этапах развития улучшает обработку звука в более поздние годы[557]. Однако это улучшение все-таки более скромное, чем у пожилых людей, которые продолжают заниматься музыкой. Только у людей, занимающихся музыкой на протяжении всей жизни, улучшается обработка всех компонентов звука, что отражено на рис. 12.2. Другие исследования роли музыкальных занятий в ранние годы показали, что у пожилых людей с хотя бы десятью годами музыкальной практики за плечами лучше память, организованность и когнитивная гибкость по сравнению с другими людьми с такими же данными, но без опыта (или с небольшим опытом) музыкальных занятий[558].

Никогда не поздно

А что, если вы уже пожилой человек и никогда не занимались музыкой? Помогут ли музыкальные занятия, если вы начнете сегодня?

Да! Как у сов с призмами на глазах и у других животных[559], человеческий звуковой разум продолжает формироваться до самой старости. Пожилой человек, начинающий заниматься музыкой сегодня, получит пользу как в отношении нервной обработки сигналов, так и в отношении качества слуха. Хоровое пение по два часа в неделю на протяжении десяти недель с еженедельными уроками по вокалу привело к улучшению качества слуха на фоне шума и усилению нервного ответа на основные частоты в речи (высота голоса) у людей от 50 и до 80 лет[560]. Обучение игре на фортепиано в пожилом возрасте помогало лучше слышать на фоне шума и усиливало моторно-речевую систему мозга[561]. Еще в одном исследовании сравнивали эффект прослушивания и исполнения музыки, и оказалось, что у людей от 60 до 80 лет, которые играли музыку, улучшалась рабочая память и координация движений рук[562].

Профессор Джулин Джонсон из Калифорнийского университета, вдохновленная повсеместным в Финляндии участием пожилых людей в группах по пению, предприняла крупномасштабное исследование. Она обнаружила, что у пожилых людей, поющих в хоре, ослабевает чувство одиночества и повышается качество жизни[563]. Количественные показатели здоровья, такие как частота посещений врачей, число выписанных рецептов и падений, были ниже у пожилых людей, поющих в хоре[564]. Таким образом, занятия музыкой напрямую влияют на звуковой разум в пожилом возрасте, наряду с другими преимуществами, которые могут дать музыкальные занятия: улучшение качества жизни, укрепление памяти и общее улучшение самочувствия[565].

Поддерживаем молодость звукового разума, говоря на другом языке

Когнитивному здоровью способствуют умственные упражнения, уровень образования, правильное питание, физическая нагрузка и активное социальное общение. К этому списку можно добавить еще один фактор – двуязычность. Двуязычные люди обычно превосходят одноязычных людей в заданиях, требующих таких когнитивных функций, как внимание и тормозный контроль. Эта способность сохраняется у двуязычных людей и в пожилом возрасте[566]. Мозг двуязычных людей с болезнью Альцгеймера способен выдерживать бо́льшую степень физической дегенерации до потери дееспособности[567]. В некоторых исследованиях делались попытки оценить эту тенденцию количественно и отмечалось, что владение вторым языком может отсрочить наступление деменции на 4–5 лет.

Принимаем старение

Если честно, мне нравится стареть. Люди моего возраста за свою жизнь имели больше времени и материалов для работы, чем подростки. Мой жизненный опыт – звуки, которые я любила и которыми жила все эти годы, – сделал меня мной: звуки фортепиано моей матери, звуки итальянских гор, звуки Нью-Йорка, звуки моей электрогитары в 20 лет, звуки голосов моих самых любимых сыновей, звуки моей электрогитары в 60 лет, рок-опера, которую я напишу в 90 лет… Мой звуковой разум продолжает развиваться.

Я бывала на конференциях по проблемам старения, главная мысль которых заключалась в: СТАРЫЙ = ПЛОХО. Этот вывод следует из исследования всего того, что мы можем померить: полога слышимости, времени реакции, атрофии мозга. Но у нас нет исследований неизмеримого: мудрости, терпения, сострадания, радости. С годами мы учимся слушать и понимать, что стоит слушать. Результат жизненного опыта невозможно измерить, но если было бы возможно, я думаю, было бы больше конференций по теме СТАРЫЙ == ЧУДЕСНО. (Но, возможно, это лишь искаженный взгляд моего ослабленного возрастом разума.)

Я надеюсь, что связь между слухом, мышлением и чувствами постепенно будет признаваться все шире. Путешествия во времени все еще недоступны, и поэтому у нас нет возможности изменить то, что могло быть сделано в прошлом для формирования нашего звукового разума. Но обучение (или возобновление обучения) музыке, изучение других языков и упражнения, усиливающие связь между звуком и смыслом, предлагают другие возможности. Звуковой разум каждого из нас – это путь к богатой общением жизни.

Глава 13

Звук и здоровье мозга: спортсмены и сотрясения

Звуковой разум можно улучшить разными способами… как и повредить.

Мой дядя Ганс был хирургом-ортопедом, лыжником и альпинистом, совершившим десяток первых восхождений в нью-йоркских горах Шаванганк и в Доломитах. Он считал, что физическая подготовка очень важна для детей, и его исследования существенно повлияли на школьные программы.

В 1950-х годах Ханс отстаивал идею, что все дети должны заниматься физкультурой в школе и физические упражнения не должны быть предназначены только для тех, кто хочет заниматься спортом в вузе. Он пришел к этому мнению, когда выяснилось, что американские дети уступают по физическому развитию европейским сверстникам[568]. Проверив способность тысяч детей из США, Австрии, Италии и Швейцарии выполнять шестиступенчатый комплекс упражнений на силу и гибкость, называемый тестом Крауса – Вебер, дядя Ханс получил мрачную статистику: 58 % американских детей не могли выполнить как минимум одно из шести упражнений, тогда как среди европейских детей таких оказалось лишь 9 %[569].

Ханс написал об этом президенту Эйзенхауэру, который организовал Президентский совет по спорту, оздоровлению и питанию. В конце 1950-х и в 1960-х годах в государственных школах стали стремительно появляться спортивные программы. Взгляды Ханса на важность физической культуры для молодежи резонирует с моим мнением по поводу музыкального образования. Ни спорт, ни музыка не должны предназначаться только тем детям, которые преуспевают в этой деятельности. Каждый ребенок многое приобретает от хорошей физической формы. Физическое здоровье, как и музыка, должны быть обязательной частью воспитания каждого ребенка.

Интересно, что позиция Ханса в отношении физического здоровья молодежи воспринималась в то время как что-то необычное. Теперь мы знаем, что спортивные тренировки – это чуть ли не самое лучшее, что можно сделать для своего тела. Они улучшают работу сердечно-сосудистой системы, повышают когнитивные навыки и укрепляют физическое и неврологическое здоровье[570].

Но что общего между альпинизмом, физическим воспитанием и звуковым разумом?

Положительная сторона спорта: звуковой разум спортсменов

Занятия спортом влияют на мозг. Освоение нового вида физической активности во взрослом возрасте может увеличивать объем серого вещества мозга и улучшать когнитивные навыки[571]. Существует прямая связь между миелином – изоляционным материалом нейронов, повышающим скорость сообщения между нейронами, и освоением новых навыков[572].

Незаметно скрывавшийся за другими системами организма, укрепленными занятиями спортом, выступает слышащий мозг. Спортсмен скажет вам, какую важную роль играют звуки в его спортивных достижениях – от очевидной (слушать и быстро реагировать на звуковые сигналы членов команды и указания тренера) до более скрытой (отслеживать звуки игры на площадке для корректировки своих движений)[573]. Спортсмены должны полагаться на чувствительный и точный звуковой разум. Поэтому мы в Brainvolts заинтересовались, нельзя ли это подтвердить физиологически на уровне ответа мозга на звук.

Мы измерили ответ мозга на звук примерно у почти 500 студентов первого дивизиона Национальной ассоциации студенческого спорта из Северо-Западного университета, а также у других 500 студентов, не занимающихся спортом.

Рис. 13.1. Характеристика спортсмена – более “тихий” мозг. Звуковой сигнал усиливается за счет ослабления нейронного шума.

Нам хотелось сравнить ответ на звук с фоновым шумом, всегда присутствующим в нервной системе. Как в случае помех в радиосигнале, ситуацию можно улучшить, уменьшив фоновый шум или усилив голоса диктора. Мы вычисляли, насколько ответ на речь был выше фонового шума у наших спортсменов и неспортсменов. Отношение сигнал/шум было выше у спортсменов. Это достигалось не за счет усиления сигнала, а за счет ослабления шума (рис. 13.1)[574]. Это говорит о том, что физическая активность может обеспечивать “более чистую” обработку звука в мозге, а это может улучшать коммуникацию.

Подобно спортсменам, музыканты и двуязычные люди отличаются усиленным звуковым разумом, но, в отличие от спортсменов, они лучше слышат диктора за счет усиления сигнала его голоса. У музыкантов происходит более точная обработка компонентов звука, определяющих, какое именно слово сейчас прозвучало (временная развертка, гармоники, ЧМ). У двуязычных людей проявляется более сильный ответ на основную частоту, что помогает сконцентрироваться на голосе диктора. А у спортсменов голос выделяется, поскольку не заслоняется фоновым шумом нейронов. Все эти люди хорошо слышат диктора, но звуковой разум спортсменов, двуязычных людей и музыкантов достигает цели разными путями (рис. 13.2).

Фоновая нервная активность отражает здоровье мозга, что видно по различию в уровне шума между людьми из разных социально-экономических слоев, а также по усилению шума при старении и акустических травмах[575]. Нервный шум выше в мозге людей с нехваткой речевого общения. Сокращение суммарного срока жизни важных в лингвистическом плане связей между звуком и смыслом оставляет чрезмерно зашумленный мозг плохо оснащенным для восприятия важных звуков. В мозге спортсменов всё наоборот. Ослабление непрерывной нервной активности говорит о том, что у них менее шумная нервная инфраструктура по сравнению с неспортсменами, что позволяет более четко обрабатывать звук. Более тихий мозг может работать более эффективно, и взаимодействие звукового разума с когнитивной, сенсорной, двигательной и эмоциональной системами обеспечивает более эффективное осмысление звука[576]. Остается установить, связан ли этот способ усиления с общим физическим состоянием спортсменов, с повышенной необходимостью воспринимать звуки и реагировать на них или и с тем и с другим.

Рис. 13.2. По сравнению с обычным слушателем (слева вверху) у людей с нехваткой речевого общения (слева внизу) одновременно повышен шум и снижен сигнал, из-за чего сигнал трудно услышать. У музыкантов и двуязычных людей (справа внизу) усилен сигнал, а у спортсменов (справа вверху) ослаблен шумовой фон. В обоих случаях сигнал услышать проще.

Обратная сторона спорта: сотрясение мозга

Осмысливать звуки – одно из самых трудных дел, порученных нашему мозгу. Вполне логично, что удар по голове нарушает этот чувствительный и точный процесс. Анализ обработки звука в мозге позволяет понять биологическую суть сотрясений мозга.

В спортивной среде с большим вниманием относятся к сотрясениям мозга, также называемым черепно-мозговыми травмами легкой степени. Контактные спортивные игры относятся к наиболее популярным видам спорта. Американцы любят американский футбол; за играми чемпионата Национальной футбольной лиги обычно следит вдвое больше людей, чем за их ближайшими конкурентами – чтением посланий президента или дебатами.

С 2012 по 2019 год в Национальной футбольной лиге ежегодно в среднем диагностировали 242 случая сотрясения мозга. Это составляет 7 % спортсменов Лиги. Длинен список игроков Лиги, покинувших спорт в результате сотрясений мозга. Все больше игроков в европейский футбол, регби, хоккей и другие игры рано уходят из спорта. Известные бывшие игроки Национальной футбольной лиги, включая Тони Дорсетта и Джима Макмахона, подали в суд на Лигу за неадекватное информирование игроков о связи между сотрясением мозга и долгосрочными проблемами со здоровьем.

По другим данным о распространенности сотрясений мозга в США, свыше 65 % из 200 тысяч людей, ежегодно обращающихся в отделения неотложной помощи в связи с травмами головы, составляют дети в возрасте до 18 лет[577]. Некоторые известные бывшие игроки Национальной футбольной лиги высказываются за запрещение допуска к силовому футболу детей до 14 лет[578]. Призывы к школам изменить стиль контактных игр уже не рассматриваются в качестве радикальных предложений[579].

Сотрясения мозга и повторные удары головы у участников контактных спортивных игр повышают риск как временных, так и долгосрочных повреждений мозга. В частности, у некоторых бывших игроков Национальной футбольной лиги посмертно было диагностировано состояние, называемое хронической травматической энцефалопатией (ХТЭ). ХТЭ характеризуется ухудшением когнитивных способностей, включая память, скорость обработки сигналов и принятия решений. Заболевание получило это название около 1940 года, а раньше называлось “пьяный от удара” или “кулачное слабоумие”. Автор статьи, опубликованной в Journal of the American Medical Association в 1928 году, писал, что у боксеров с “кулачным слабоумием” “может возникнуть выраженное психическое нарушение, требующее помещения в психиатрическую лечебницу”[580]. Действительно, у бывших игроков Лиги иногда отмечают такие долгосрочные последствия многократных ударов по голове, как приступы ярости, депрессия, импульсивность и другие изменения настроения[581]. У некоторых спортсменов ХТЭ была обнаружена посмертно, и слишком часто – после самоубийства[582]. Спортсмены, занимающиеся контактными видами спорта, такими как американский футбол или бокс, также получают “субсотрясения” мозга. Эти травмы не настолько сильны, чтобы вызывать острые симптомы сотрясения, но со временем повторение подобных ударов, как считается, приводит к прогрессирующей атрофии мозга и ХТЭ.

Трудно точно определить, насколько часто встречается ХТЭ, отчасти по той причине, что нередко люди, мозг которых изучали на предмет ХТЭ, пережили многократные травмы головы и отличались неустойчивым поведением, что приводит к диагностированию ХТЭ с высокой вероятностью[583]. С учетом этой тенденции в статье в Journal of the American Medical Association за 2017 год сообщалось, что из 111 бывших игроков Лиги, мозг которых анализировали после смерти, у 110 были некоторые признаки ХТЭ, причем у 86 % энцефалопатия была признана “тяжелой”[584].

Спортивные организации разных уровней пересматривают правила игры, чтобы предотвратить или свести до минимума травмы головы[585]. Наряду с изменением правил возникает необходимость быстрой, точной и портативной технологии для оценки повреждения. Очевидными преимуществами обладают объективные биомаркеры, измерение которых не требует активного участия самих спортсменов. Травма головы – не самая подходящая ситуация, чтобы просить спортсмена выполнить какой-то тест. Кроме того, спортсменам свойственна культура упорства и командного духа, что часто приводит к недооценке или скрытию симптомов. После удара по голове спортсмены иногда просто трясут головой и рвутся продолжать игру, настаивая, что чувствуют себя нормально. А еще они пытаются обманывать систему, намеренно плохо выполняя контрольное задание перед игрой. Например, в одном задании требуется простоять на одной ноге какое-то определенное время. Однако ресивер в футболе, который знает, что с большой вероятностью получит несколько существенных ударов во время матча, иногда на проверке перед началом сезона намеренно симулирует легкие покачивания. “Смотри, тренер, меня пошатывало еще до удара. Я готов играть в следующем матче”. В идеале нужно найти способ измерения, при котором можно “говорить” с мозгом напрямую, без участия его владельца.

Есть веские причины полагать, что слуховая система – подходящий объект для анализа, если мы хотим уменьшить неоднозначность в диагностике сотрясений мозга. Теперь мы знаем о некоторых сенсорных, когнитивных, двигательных и эмоциональных последствиях сотрясений мозга[586]. Все эти мозговые системы связаны со звуковым разумом.

Оценка мозга с помощью звука: краткая история

Уже были попытки использовать звук для диагностики и контроля травм мозга и других неврологических состояний. Невролог Арнольд Старр – его акварели “Нервные пейзажи” (“Neuralscapes”)[587] воспроизведены на некоторых рисунках в главе 2 – был первым, кто использовал ответ мозга на звук, измеренный электродами на поверхности головы, в качестве показателя неврологического здоровья. Субкортикальная слуховая система – эксперт мозга по вопросам времени. Опухоли мозга, инсульты, рассеянный склероз и другие неврологические заболевания оказывают негативное влияние на временную развертку нервной реакции на звук.

Когда все идет нормально, слышащий мозг – чудо точности; только благодаря этой точности синхронные ответы из глубоких структур мозга способны прокладывать себе путь на поверхность головы и проявляться в виде регистрируемых электрических волн. Малейшего нарушения временной организации достаточно, чтобы сбить или замедлить эти еле заметные сигналы или полностью препятствовать их появлению. Пик или провал в нервной активности, наблюдающийся лишь на долю миллисекунды позднее, чем ожидалось, является для нас строгим указанием на то, что в мозге что-то не так.

Раньше проверка временной развертки субкортикального ответа ограничивалась ответом только на начало сигнала. Теперь мы в состоянии увидеть, как мозг обрабатывает другие компоненты звука (высоту, временную развертку, тембр…), измеряя частотно-последовательную реакцию (FFR). Спектр диагностического применения метода продолжает расширяться и включает диагностику состояний, никак не отраженных на МРТ, таких как шизофрения, СДВГ, аутизм, нарушения речи, гипербилирубинемия и ВИЧ-инфекция[588].

Сотрясения и слышащий мозг

Нет универсального теста, который позволял бы диагностировать сотрясение мозга. Даже если бы метод МРТ был быстрым, недорогим и портативным, редко удается подтвердить сотрясение мозга по изображению. Врач сопоставляет результаты разных анализов с симптомами, описываемыми самим пациентом (а они не всегда являются надежным источником информации). Более того, симптомы и нарушения когнитивной функции бывают временными или не проявляются сразу после удара. Существуют диагностические инструкции, включающие анализ соматического, когнитивного, эмоционального состояния, поведения и сна, которые нельзя объяснить предшествовавшим состоянием, приемом лекарств или наркотиков[589]. Однако два врача, осматривающие одного и того же пациента, могут вполне резонно прийти к разным выводам. А ставки высоки. Если оценку состояния проводит тренер на боковой линии футбольного поля, определяющий возможность возвращения полузащитника на линию в следующем тайме, ошибочное решение может быть опасным для спортсмена или для исхода важной игры.

Многое из того, что нам известно о влиянии сотрясений мозга на обработку звука, является результатом наблюдений за военными, перенесшими травму или сотрясение мозга при разрыве дорожной мины или при других обстоятельствах, сопровождавшихся взрывом. Неудивительно, что, если вы находитесь поблизости от взрывного устройства и получаете повреждение в результате взрыва, его звук способен повредить ваш слух. На протяжении длительного времени не было оснований полагать, что физическое воздействие взрыва – повреждение мозга – приводит к нарушениям в обработке звука. Считалось, что все последующие проблемы со слухом были следствием повреждающего воздействия звука. Однако накапливаются данные, что “тихие” травмы головы тоже способны оказывать пагубное влияние на осмысление звуков.

Люди, перенесшие сотрясение мозга, иногда испытывают трудности при выполнении заданий на слух. Задания бывают разными – от распознавания звуковых последовательностей (бип-бип-буп, “Что вы слышали?” – “Высоко-высоко-низко”) до восприятия речи. Самая распространенная жалоба – трудность с распознаванием речи на фоне шума. Эрик Галлун анализировал потерю слуха у солдат, получивших черепно-мозговую травму, но сохранивших нормальный порог слышимости. Он обнаружил, что их способность слышать речь на фоне шума была в три раза хуже, чем у людей из контрольной группы[590]. Появляются аналогичные данные по поводу сотрясений мозга, полученных во время спортивных занятий; спортсмены, перенесшие в прошлом одно или несколько сотрясений мозга, испытывают трудности с обработкой звука[591]. Еще одна косвенная линия доказательств связи обработки звука с сотрясением мозга заключается в том, что слуховая ритмическая терапия показывает хорошие результаты для восстановления когнитивных навыков после сотрясения мозга[592].

Сотрясение часто вызывает отек, сжимающий ткани мозга[593]. Сотрясение также вызывает деформацию или разрыв нервных волокон[594]. Одни из самых длинных волокон нервной системы соединяют субкортикальные и кортикальные отделы мозга. У участников университетских футбольных чемпионатов наблюдается нарушение целостности нервных волокон среднего мозга[595]. Сотрясения мозга нарушают функцию слуховой коры[596]. В результате травм головы замедляется ответ субкортикальных структур на начало звука[597], и тяжесть повреждений коррелирует со степенью замедления[598].

Сотрясения мозга у детей, занимающихся спортом

После сотрясения мозга большинство людей выздоравливают за неделю, но примерно в одной трети случаев симптомы сохраняются месяц или более. Brainvolts сотрудничала с педиатром и специалисткой по сотрясению мозга Синтией Лабеллой в исследованиях обработки звука в таких затяжных случаях. Синтия возглавляет отделение спортивной медицины в крупной детской больнице, куда за год попадает около 300 детей с сотрясением мозга, полученным в основном во время занятий спортом. В ее клинике мы обследовали детей с затяжными и выраженными симптомами сотрясения мозга. Разумеется, этим детям оказалось чрезвычайно трудно разбирать речь на фоне шума[599].

Исследование подтвердило, что трудности в обработке звука после сотрясения возникают, даже если уши в порядке и потеря слуха ни при чем. Желая найти более качественный метод диагностики сотрясения мозга, мы стали смотреть, нельзя ли обнаружить повреждение, вызванное сотрясением мозга и нарушающее обработку звуков, на уровне физиологии.

Клиника спортивной медицины доктора Лабеллы принимает детей со скелетно-мышечными травмами (такими как вывихнутые лодыжки, сломанные руки) и сотрясениями мозга. Элли Томпсон из Brainvolts измеряла способность этих детей слышать на фоне шума и записывала их FFR. Мы обнаружили, что временная развертка и ответ на основную частоту позволяли выявлять детей с сотрясением мозга с удивительно высокой точностью и с еще более высокой точностью позволял отсеивать детей из контрольной группы (детей со скелетно-мышечными травмами)[600][601]. Более того, ответ на основную частоту у детей на разных стадиях выздоровления коррелировал с тяжестью симптомов, что позволяет использовать слышащий мозг для мониторинга выздоровления. Действительно, при вторичной проверке, когда у детей исчезали симптомы сотрясения, активность их слышащего мозга возвращалась к норме. Работа по подтверждению связи между звуковым разумом и сотрясением продолжается[602]. Нарушение обработки основной частоты согласуется с проблемой понимания речи на фоне шума, сопутствующей сотрясению мозга. Для понимания речи на фоне шума мы ориентируемся на основную частоту. Концентрация внимания на высоте голоса говорящего позволяет воспринимать голос как единый звуковой объект и выделять его на фоне отвлекающего шума[603].

Сотрясения мозга у университетских спортсменов

Конечно же, помощник директора по спортивной работе и главный тренер Тори Линдли хочет, чтобы Северо-Западный университет выигрывал. Это значит, что в числе прочего он должен иметь лучшие показатели спортивного здоровья и безопасности.

Я считаю себя достаточно спортивной: я регулярно занимаюсь калистеникой, боксом, хип-хопом и езжу на велосипеде. Однажды я проехала 3000 миль по стране за 33 дня. Но я не играю в командные игры. А Джен Кризман играет, причем во все. Джен (возможно, ее соревновательный дух еще сильнее, чем у Тори) разделяет растущее беспокойство по поводу спортивных травм головы и ищет связи между обработкой звука и сотрясениями мозга. Джен говорит на языке спорта, которым я совсем не владею. Она помогла наладить партнерство между Brainvolts и спортивной ассоциацией Северо-Западного университета для комплексной оценки результатов участия в спортивной жизни – плохих и хороших – с точки зрения его влияния на звуковой разум.

В работе с футбольной командой мы начали с 25 бессимптомных спортсменов, перенесших в прошлом одно или несколько сотрясений мозга, но поправившихся к началу исследования. Сохранил ли их слуховой разум память о прошлых травмах? Мы измерили ответ мозга на звук у этих выздоровевших после сотрясения мозга спортсменов и сравнили его с ответом мозга 25 футболистов, совпадавших по всем параметрам, но никогда не получавших сотрясений мозга. Как у детей с симптомами сотрясения, которых мы изучали, у перенесших сотрясение мозга футболистов имел место ослабленный ответ на основную частоту[604]. Звуковой разум не только позволяет обнаружить признаки сотрясения здесь и сейчас, но, по-видимому, также свидетельствует о травмах головы в прошлом. Возможно, эта работа поможет научиться рано обнаруживать ХТЭ, которую теперь диагностируют только при вскрытии.

Мы расширили наше исследование связи между звуковым разумом и сотрясениями мозга на всех спортсменов обоих полов из первого дивизиона Северо-Западного университета. Мы обследовали всех 500 человек в начале и в конце каждого сезона. Если спортсмен получал сотрясение, мы проверяли его немедленно и потом раз в неделю. Мы сравнивали реакцию спортсмена на звук с его же исходной реакцией.

Рис. 13.3. Стадии нарушения обработки звука в мозге после сотрясения.

Временная развертка, обработка высоты и гармоник звука, по-видимому, систематически изменяются в зависимости от стадии травмы. В острой фазе нарушена обработка всех трех компонентов. По мере исчезновения симптомов первой приходит в норму обработка гармоник. После выздоровления восстанавливается временная развертка, но нарушения обработки высоты звука могут оставаться в мозге надолго (рис. 13.3).

Это лонгитюдное исследование по мере своего развития позволит узнать о возможном риске контактных спортивных игр даже для тех, кому удалось избежать сотрясения мозга. Благодаря чувствительности и точности метод FFR предлагает хорошую возможность для выявления тончайших системных нарушений в обработке звука, которые могут накапливаться в результате “субсотрясений” мозга. Может ли участие в контактных спортивных играх на протяжении четырех лет без клинически диагностированных сотрясений нанести вред мозгу? Или мы увидим только укрепление “бесшумного” мозга спортсменов?

Возврат к игре

“Должна ли Бет выбыть из игры?” “Когда Стью сможет вернуться к игре?” Вероятность второго сотрясения мозга после первого повышается. Скорее всего, это связано с тем, что мозг недостаточно восстановился, и это подвергает спортсмена повышенному риску новой травмы. Надеюсь, исследование ответа мозга на звук поможет определить, когда спортсмен готов вернуться к игре.

Возврат к учебе

Звуковой разум позволяет выявлять травму мозга по той причине, что нарушается процесс обработки звука. Молодой человек, недавно перенесший сотрясение, может плохо справляться с учебой в шумном классе. Это важно учитывать, когда ребенок после спортивной травмы головы возвращается в школу. Врачи и учителя все больше обеспокоены тем, как нарушение осмысления звука влияет на жизнь человека за пределами спортивной площадки – в классе или на рабочем месте.

Зрение, равновесие и слух

После сотрясения мозга всегда проверяют зрение и способность держать равновесие. А что со слухом? Вместе с врачом Норт-Сайдской молодежной футбольной лиги в Чикаго доктором Лабеллой мы проверяли нейросенсорные показатели молодых футболистов, играющих в позициях тэкл, на протяжении двух игровых сезонов. Важно, что каждый показатель – зрение, равновесие и слух – позволял получить новую информацию относительно здоровья мозга. Норма по одному параметру не означала норму по двум другим, что указывает на необходимость учета всех трех факторов при диагностике сотрясения.

Итоги

Звук редко становится предметом новостей, особенно в международной политике. Исключительная ситуация сложилась в 2016 году, когда представители американского и канадского дипломатического корпуса на Кубе сообщали о наличии какого-то постоянного характерного звука. После исследований выяснилось, что у многих дипломатов наблюдались типичные признаки сотрясения мозга, в том числе головные боли и тошнота. В новостной статье в New York Times это состояние дипломатов назвали “непорочным сотрясением мозга”. Источник звука остается неизвестным, а версий о его происхождении много – от направленных микроволновых взрывов до любовных песен сверчков. Но каким бы ни был источник звука, тщательное исследование звукового разума помогло бы определить, является ли подобное повреждение аналогом сотрясения мозга.

Определение здоровья звукового разума добавляет новый уровень точности и чувствительности к традиционным методам использования звука для оценки травмы мозга и других неврологических состояний. Включение проверки слуха в стандартную практику исследований при сотрясении мозга могло бы способствовать наиболее эффективному излечению спортсменов. Увеличение объема знаний о влиянии сотрясения на слышащий мозг позволяет надеяться на более полное понимание всей сложности звукового разума.

Физические упражнения положительно влияют на обработку звука и общее здоровье мозга. Я думаю, со мной согласился бы дядя Ханс, для которого самым большим счастьем было забираться на отвесную скалу. Вне зависимости от конкретного вида спорта, спортсменам нужно тренироваться, как музыкантам. Я надеюсь, что ценность физического здоровья в образовании и общественной жизни будет расти.

Глава 14

Наше звуковое прошлое, настоящее и будущее

Звуки наших решений сливаются в гармонию будущего.

Звук есть везде – даже там, где мы совсем не ожидаем его услышать

Звук – мощная сила, формирующая наш звуковой разум и мир, в котором мы живем. Но до сих пор я рассматривала лишь часть доступного для звука пространства.

Растения слышат! Каждый из нас знает кого-нибудь, кто разговаривает со своими растениями или поет им, чтобы они росли. Ученые проверили справедливость заявлений о том, что звук влияет на рост растений. В одном случае было показано, что прорастание семян и рост саженцев американской сосны ускоряется под действием ультразвука (слишком высокого звука для человеческого уха)[605]. В другом случае вибрация в слышимом для человека диапазоне (50 Гц) способствовала прорастанию семян и удлинению корней риса и огурцов[606][607].

Любой сантехник скажет вам, что растения любят запускать корни в подземные водопроводные трубы. Моника Гальяно подробно исследовала это явление, выращивая горошек в раздвоенных горшках, в которых корни имели возможность расти влево или вправо. Прокручивание аудиозаписи льющейся воды с одной стороны (важно, что на самом деле никакой воды там не было) заставляло растение направлять корни именно в сторону звука[608]. Более того, растения, как нейроны, настроены на определенные звуковые частоты. Корни кукурузы в воде тянутся исключительно к источнику звука с частотой 220 Гц и ни к каким другим[609].

Растения используют звук для сбора информации об окружающем мире и интерпретируют существенные для выживания стимулы. Так называемое опыление жужжанием – это явление, когда такие растения, как баклажаны, черника и клюква, выпускают пыльцу только при появлении определенных пчел, жужжащих с “правильной” частотой, в диапазоне примерно от 200 до 400 Гц[610]. Это предотвращает доступ к пыльце “неправильным” насекомым, не имеющим пушистого тела, идеально подходящего для распространения пыльцы.

Биоакустика, наука о взаимодействии животных с их акустической средой, позволяет изучать производство и восприятие звуков. Это развивающееся направление занимается столь разнообразными вопросами, как распространяющиеся на сотни километров песни китов, эхолокация у летучих мышей и песни птиц.

Использование силы подводных звуков и их распространение помогает в восстановлении коралловых рифов. Коралловые рифы – шумные места с богатым звуковым ландшафтом, от щелканья морских коньков до ворчания, урчания и даже лая разнообразных рыб. Когда риф начинает умирать из-за перегрева воды или избыточного лова, звуки уходят вместе с обитателями. Чем меньше жителей, тем меньше звуков, и риф становится менее привлекательным для вновь прибывающих существ, которые оценивают качество жилья по звуку. В одном исследовании важности звука было построено несколько новых рифов в той зоне, которая опустела из-за гибели кораллов. На некоторых рифах были установлены динамики, издававшие звуки здоровых рифов, а на других звука не было. Звучащие рифы привлекли вдвое больше рыб и других морских обитателей, чем тихие рифы[611].

Еще один неожиданный пример влияния звука – вкус пищи, которую нам предлагают в самолете. Вы никогда не задумывались, почему самолетная еда кажется какой-то не такой? Более пресной, чем должна быть. Или почему так часто в самолете предлагают томатный сок или “Кровавую Мэри”? Дело в сухости воздуха? Низком давлении? Высоте? Выясняется, что главная проблема – звук. Громкие звуки, такие как шум реактивных моторов, влияют на наше восприятие вкуса. В частности, подавляется соленый и сладкий вкус[612]. Напротив, вкус умами – главный вкусовой компонент помидоров – практически не изменяется[613]. Возможно, мы заказываем томатный сок, поскольку это одна из немногих вещей, вкус которой остается “правильным” на высоте 10 тысяч метров, в то время как нас не удовлетворяют продукты и напитки с нормальным уровнем солености или сладости. В эволюционном плане подавление аппетита громкими звуками вполне осмысленно. Кто испытывает голод, когда надвигается лавина?

Хорошо это или плохо, но звук можно использовать в качестве оружия. Классическую музыку используют, чтобы отгонять от магазинов шатающихся без дела подростков. Американские военные разработали настоящее звуковое оружие, представляющее собой направленный пучок звука, который может “стрелять” по отдельным людям и группам людей (например, по протестующим, которых правительство хочет разогнать). Сила волны способна на время вывести человека из строя с расстояния сотен метров. Существуют технологии с использованием узкого звукового пучка, который доставляет звук в определенную точку на большом расстоянии, например для предупреждения неизвестного судна, слишком близко подошедшего к военному кораблю. И пока еще не исключена вероятность, что причиной симптомов, напоминающих симптомы сотрясения мозга, у дипломатов на Кубе было звуковое оружие.

Немного о метафорах

Метафора о мозге как компьютере меня не удовлетворяет. Мы еще многого не знаем о мозге, в том числе о звуковом разуме. Но зато нам известно, что в работе мозга нет ничего, что напоминает работу компьютера[614]. В книге я свободно пользовалась метафорами, в частности сравнивала звуковой разум с микшерным пультом. Эта метафора, как любая метафора, имеет ограничения. Микшерный пульт – неодушевленный предмет, тогда как звуковой разум живой и существует в живом мире. Как второклассник использует изображение раскрытой пасти крокодила, чтобы помогать себе решать неравенства, или студент, начинающий изучать электронику, использует аналогию с резервуарами и трубами с водой, чтобы представить себе невидимый поток электронов, мы используем метафору с микшерным пультом в качестве осязаемого отражения внутренней сущности. И все же нервный процесс, который эта метафора помогает нам вообразить, не поддается полностью нашему пониманию.

Звук связывает нас с миром

Однажды я гуляла неподалеку от города Эванстона, где я живу. Я разговаривала по телефону с сыном, который живет в полутора тысячах километров отсюда, как вдруг он прервал свой рассказ и воскликнул: “Эванстонские птички!” Он знает звуки дома. Мы все их знаем.

Мы нутром реагируем на звуки дома – на окрестных птиц, шелест листьев, отдаленный звон церковного колокола, резкий шум тормозов городского автобуса и звуки игры на баскетбольной площадке дальше по улице. Даже шум транспорта, пройдя через фильтр соседних домов и деревьев, приобретает специфический тембр, когда достигает моего заднего двора. Все это создает ощущение места – места, которому вы принадлежите.

За много лет я поняла, что публичные выступления проходят лучше, когда я чувствую, что напрямую обращаюсь к слушателям – без бумажки и без сцены. Если тема хорошо подготовлена, я оставляю место для спонтанности. Я никогда не знаю, какими словами буду говорить, я подбираю их в нужный момент. И такое же отношение у меня к музыке. Я счастлива, когда досконально знаю структуру произведения, но меня страстно манит возможность импровизации, когда партитура не является преградой между мной, издаваемыми мною звуками и слушателями, если таковые имеются. Я позволяю музыке вести меня туда, куда она хочет, но всегда слежу, чтобы она вернулась в тонику. Обратно домой.

Возможно, звук объединяет нас сильнее любого другого ощущения, даже на расстоянии. Некоторые считают, что музыка происходит от песен, которые матери поют своим детям, устанавливая с ними связь, – так что ребенок успокаивается от присутствия мамы, даже если она не совсем рядом с ним и занята чем-то другим, – а также в более широком плане: для установления связей в более крупных социальных группах[615]. Пение было первой музыкой, и музыка остается сильнейшим связующим инструментом.

Один из языков, на котором я училась говорить, – это гармония. Вы одновременно слышите самого себя и то, что поет ваш партнер, и используете обратную связь, чтобы соответствующим образом подстроить свои движения. Это взаимодействие заключается в модуляции пространства между голосами, это супружество, это ощущение другого человека и пространства между вами. Гармония пения – символ соединяющего нас звука.

Звук живой, он создается и воспринимается в живом мире.

Звуковой разум и контекст

Однажды за ужином с семьей девушки моего сына я поблагодарила ее отца за замечательную дочь. “Она по большей части сама себя сделала”, – ответил он. Эта аналогия из сферы человеческих отношений во многом соответствует тому, что я ценю в звуковом разуме. Безусловно, функция уха (как функция родителей) очень важна. И то, что звуковой разум делает со звуками, которые мы слышим на протяжении всей жизни, превращает нас в тех, кто мы есть, – если говорить в звуковом плане. Звуковой разум вносит контекст в звуки, которые поставляют ему уши.

Учитель музыки научил нас, что си-бемоль – это чистая кварта по отношению к фа. Если мы слегка подвинуты на звуках, мы знаем, что си-бемоль под до первой октавы имеет основную частоту 233 Гц. Где-то и когда-то мы могли узнать, что этимологически слово “малярия” происходит от mal aria, что означает “плохой воздух”. Сами по себе эти “просто факты” не имеют смысла, если вырваны из контекста. Возможность встроить знание музыкальных интервалов в музыкальную композицию или знание отдельных слов – в книгу создает такой контекст. Роль нашего звукового разума как раз и заключается в том, чтобы встроить звуки, которые до него доходят, в контекст нашей жизни.

Звуковой разум влияет на то, какую музыку мы сочиняем. Почему Бах не использовал такие диссонансы, размеры и ритмы, которые позднее мы назвали джазом? В распоряжении Баха были те же 12 нот. Но Бах работал в рамках своего звукового разума, оформленного под влиянием звукового мира, в котором он жил, как и любой другой человек.

Двуязычные люди, музыканты, люди с дислексией и пожилые люди имеют специфические для этих групп характеристики звукового разума, но самым увлекательным было бы понять звуковой разум конкретного человека. В книге “How Musical is Man?” (“Насколько музыкален человек?”) Джон Блэкинг замечает: “Все горячо спорят и ставят на кон свою научную репутацию по поводу того, что Моцарт на самом деле подразумевал в одном или другом такте одной из своих симфоний, концертов или квартетов. Если бы мы точно знали, что происходило в голове у Моцарта, когда он их писал, у нас было бы лишь одно объяснение”. У Моцарта был свой звуковой разум. Каждый человек имеет свой уникальный звуковой разум.

Представьте себе какой-нибудь звук: великое “да” подходит не хуже остальных. В этом кратком изречении есть сигнал с определенной высотой, имеющей определенную временную развертку. Есть гармоники. Есть ЧМ и специфическое распределение гармонических полос. Мы можем измерить ответ мозга на каждый из этих компонентов звука. Каждый из них по отдельности сообщает, что сигнал слегка запаздывает, или реакция на высоту голоса необычно сильна. Но также мы можем взглянуть на эти показатели в контексте конкретной личности, чей жизненный опыт превратил слышащий мозг в единый звуковой разум, обрабатывающий все эти компоненты как единое целое. Сведение этих данных воедино можно сравнить с заполнением анкеты:

Скорость реакции = ускоренная нормальная запаздывающая

Основная частота = сильная нормальная слабая

Постоянство ответа = постоянный непостоянный

И т. д.

Глядя на один параметр, можно сказать: “Ваша реакция отстает” или “Ваши ответы на звук постоянны”. В другом варианте мы рассматриваем этот профиль в целом и объявляем: “Вы двуязычный человек и у вас дислексия!” или “Вы – Джой!” (рис. 14.1). Звук и электрическую реакцию звукового разума на звук необходимо рассматривать в контексте.

Слышащий мозг – изумительная целостная система. Но какой бы сложной и замечательной ни была наша слуховая система, она не может функционировать сама по себе. Вы никогда не узнали бы ничего о звуке, не опираясь на контекст, предоставляемый мыслящим, ощущающим, чувствующим и движущимся мозгом, который вкладывает смысл в процесс слушания.

Когда мы слышим звук, он тут же сопровождается соответствующими чувствами, зрительными ощущениями и знаниями об этом звуке (“Это итальянский акцент”). Мы регистрируем эти элементы одновременно в процессе так называемого перцептивного связывания. Ученые и философы долго пытались понять, как и где встречаются все воспринимаемые нами элементы. То, что мы знаем о звуке, как мы его чувствуем и какие визуальные образы его сопровождают, влияет на осмысление звука и подводит нас ближе к пониманию того, как все складывается воедино.

Рис. 14.1. Звуковой разум настраивает обработку звука мозгом, выделяя или ослабляя компоненты звука на основании нашего звукового, чувственного, двигательного и мыслительного опыта жизни в мире звука.

Наша звуковая индивидуальность

Меня восхищают биологические адаптации, которые происходят на протяжении нашей жизни и незаметно для нас заставляют слышать особым образом. Я недавно заново разучивала Итальянский концерт Баха, который играла на фортепиано десятки лет назад. Поначалу ничего не получалось, но потом все стало складываться – сначала медленно, потом быстрее и быстрее. Извлечение воспоминаний из моего звукового разума открыло часть меня, о существовании которой я не знала. Мой сознательный разум не мог мне помочь, но в конце концов произведение начало выстраиваться.

Подобный опыт заставляет меня больше доверять внутренним ощущениям. Мы рациональные люди и в каждой ситуации перед тем, как сделать шаг, сначала осматриваемся, взвешиваем все “за” и “против”. Но если внутренний голос говорит нам что-то, наверное, стоит прислушаться. Дело в том, что этот внутренний голос не случаен. Он исходит из многолетнего опыта. В книге “Внутренний голос” (“Gut Feelings”) Герд Гигеренцер рассказывает о том, что в некоторых ситуациях нельзя все просчитать[616]. Нет достаточной информации, чтобы быть на 100 % уверенным, что следует купить именно эти акции. Вы изучили историю компании, ее финансовую ситуацию и оценили руководство. Но гарантий все равно нет. Часто именно интуиция, или внутренний голос, толкает вас вложить средства в Able, Inc., а не в Baker Corp. У опытного инвестора советы внутреннего голоса, склоняющие чашу весов в пользу тех или иных вложений, оправдываются чаще благодаря общему жизненному опыту по сбору неизмеримой информации, определяющей правильность инвестиций. И только опыт позволяет судить, правильно или неправильно подсказывает внутренний голос.

Внутренний голос аналогичен стратегии обработки звука, отточенной нашим звуковым разумом до состояния по умолчанию, чтобы реагировать на звук или играть давно забытый концерт на основании накопленного опыта. Многое в нашем восприятии мира так же неизмеримо, как внутренний голос. Однако, анализируя обработку звука под действием сигналов внутри головы, мы можем представить себе, как наш опыт определяет нашу интерпретацию звуков вне головы. В мозге у каждого из нас есть собственный звуковой отпечаток. Как сдвигались фейдеры на нашем микшерном пульте? Оттачивался ли наш звуковой разум с помощью музыкальных занятий или при изучении второго языка? Затупляли мы его шумом или лишали звукового богатства речи? Что мы можем сделать сейчас, чтобы позволить звуку изменить нас к лучшему?

Звуковой разум определяет наш выбор звукового будущего

Сила звука – тщательно хранимый секрет. Моя цель при создании этой книги состояла в том, чтобы дать голос звуку. Это призыв хотя бы иногда отвлекаться от визуального и материалистического восприятия мира и осознать, что нам предлагает звук. Вооружившись этими данными, мы признаем звук своим союзником, союзником других людей и других живых существ.

Наша сущность и наши ценности влияют на мир, в котором мы живем. Звуковой разум формирует наш звуковой мир на основании того, что мы ценим, а что отвергаем. И наш выбор определит, в каком звуковом мире будут жить наши дети и дети наших детей. Решения звукового разума могут установить приоритеты в том, как мы проживаем нашу жизнь.

Прежде чем закрыть книгу, я хотела бы рассказать о тех выборах, которые я сделала для себя и для моей семьи, и предложить вам несколько идей для размышления о жизни со звуковым разумом.

Рис. 14.2. Звуковой разум определяет выбор будущего звукового мира.

• Когда мои сыновья были маленькими, я внушала им три правила. Они должны серьезно относиться к учебе. Они всегда должны сообщать мне, где находятся. И они должны играть на музыкальных инструментах. Если эти три условия соблюдались, во всем остальном они были свободны. Сегодня, хотя ни один из них не стал профессиональным музыкантом, они достаточно хорошо владеют языком музыки, чтобы играть самим и с другими людьми. Я очень ценю время, когда мы музицируем вместе.

• В большей части мира английский язык используется как лингва франка – язык межэтнического общения. Наш звуковой разум развивается на основе тех языков, на которых мы говорим. Помогает ли это лучше понимать друг друга? Как знакомство со звуками нескольких языков влияет на восприятие других людей?

• Когда нам становится трудно разбирать дорожные знаки, мы знаем, что пришло время проверить зрение. Потеря слуха – гораздо более тонкий процесс, поскольку всегда очень легко возложить всю вину на сам звук. Вам никогда не придет в голову обвинить местное министерство транспорта в том, что они поставили знаки с расплывающимися буквами. Но вы можете обвинить другого человека в том, что он говорит неразборчиво. Когда мы стареем и “люди начинают мямлить”, слуховой аппарат помогает поддерживать четкий входной сигнал в звуковой разум.

• Как музыкальные записи низкого качества влияют на наш звуковой разум? Мы переходим к максимально сжатым формам записи (стриминг, MP3) и слушаем через динамик телефона. Учитель музыки рассказал мне, что многие из его учеников не могут отличить музыку, передаваемую через системы с высокой точностью воспроизведения, от той же музыки, проигрываемой через смартфон. Если мозг привык к жалкому подобию музыки, сумеет ли он когда-нибудь научиться слышать все богатство существующих звуков? Не стремимся ли мы все меньше слушать музыку вживую или с помощью качественных систем, создавать акустически богатые архитектурные пространства, сохраняющие компоненты звуков? Не пропадут ли для нас эти компоненты? Не будем ли мы сочинять менее интересную музыку? Некоторые музыканты, включая Линду Ронстадт, Брайана Ино, Кейт Буш и поздних Beatles, предпочли исполнять музыку в более маленьких залах или в студиях, чтобы представить музыку так, как они ее ценили, не искаженной чрезмерным усилением или рикошетом от купола стадиона. Они слушали свой звуковой разум.

• Как безразличное отношение к шуму влияет на окружающий мир? Человек, который ценит звуки дикой природы, пытается сохранить привилегию слышать этот звуковой ландшафт. Тот, кто меньше думает о звуке, может смотреть на дикую природу в экономическом ракурсе. “Живописный тур на вертолете, 75 долларов за 30 минут”.

• Некоторые студенты говорят, что любят заниматься в кафе или при работающем телевизоре. Они утверждают, что необходимость отключиться от звука помогает им сосредоточиться. Часто я узнаю, что они выросли в шумных местах. С юного возраста они натренировали мозг так, что для работы ему нужен шум. Что происходит со звуковым разумом, если наши мозговые сети в стандартном состоянии рассматривают звук как нечто, что нужно игнорировать?

• Задача музыки – объединять, но теперь она служит фоном для большинства общественных мероприятий. Не становится ли музыка чем-то таким, что вы все чаще и чаще приучаетесь игнорировать?

• Шум вызывает стресс, стресс вызывает шум. Возможно, вы чувствуете стресс и, реагируя на него, носитесь по дому. Это повышает уровень шума, и ваши домочадцы следом повышают уровень громкости телевизора. Громкие звуки телевизора раздражают вас еще больше, и вы топаете еще громче. Такую петлю положительной обратной связи “стресс – шум” изучили, и выяснилось вполне достоверно, что под действием шума люди становятся более агрессивными и готовы нанести другим участникам исследования удар электрошокером[617]. Что вы подумаете о человеке, который только что просигналил вам в прямо лицо?

• Звуковой разум – одна из жертв сотрясения мозга. Чтобы делать свое дело, спортсмены, как и все другие люди, опираются на осмысление звука. Немедленное возвращение на поле, возможно, покажется не столь необходимым, если спортсмен поймет, что не достигнет максимальных результатов, пока звуковой разум не восстановится.

• Что мы в качестве защитников звукового разума способны сделать, чтобы повлиять на городское планирование? Как сделать, чтобы при строительстве обеспечивалась наилучшая возможность хорошо слышать, чтобы мы могли думать, учиться и общаться? Когда мы рассматриваем экологический аспект создаваемого нами мира (жилье, магазины, транспорт и все остальное), мы часто обращаем внимание на устойчивое развитие, защиту окружающей среды и зрительную эстетику. Готовы ли мы больше платить за тихие кондиционеры, системы отопления, метро… для лучшей звуковой эстетики?

• Текстовые сообщения и электронная почта быстро вытесняют телефонные звонки. В результате этого изменения обмен информацией продолжается, но страдает контекст. Каждый из нас сталкивался с тем, что интерпретировал иронию как гнев или несрочное пожелание как срочную просьбу. Россыпь “смайликов” в текстовых сообщениях лишь усиливает эту тенденцию. Не теряем ли мы постепенно способность чувствовать “тон голоса” по мере того, как исчезает голосовое общение?

• Когда мы все же звоним по деловым вопросам, нам обычно приходится пробираться до нужного отдела через ряд компьютеризированных голосовых меню. Не теряет ли наш звуковой разум способность улавливать нюансы, передаваемые голосом, из-за повсеместного распространения речи без нюансов?

• Может быть, звуковой разум расскажет нам о важных вещах, которые интересовали биологов и философов на протяжении столетий. Что такое сознание? Какова природа собственного “я”? Что связывает нас с миром? Какова природа духовности, памяти, где пересекаются мозг, тело и разум?

В биологическом смысле мы – это то, что мы делаем. Мы – это то, на что мы обращаем внимание и как мы проводим время. Мы – это то, что нами движет. Мы – это то, что мы любим.

В этой книге я хотела поделиться с вами моим научным внутренним голосом, сформировавшимся за годы размышлений о биологии слуха. Наука не ответит на все вопросы, но у нас есть много надежных доказательств, что звук – это одна из сил, формирующих наш разум. Мы даем силе звука возможность заявить о себе, предлагая инициативы для занятий музыкой и спортом и изучения иностранных языков. Звуку найдется место в медицине (для людей, а также для коралловых рифов). Нам следует работать, чтобы воздавать должное тишине, звукам дома, тихим звукам, которые любим, избегая избыточного шума там, где проводим время. Мы можем учитывать звук, создавая новые пространства. Мы можем попытаться исполнять музыку с друзьями и родственниками. И с благоговением оценить красоту звука.

Благодарности

Этой книги не было бы без Трента Никола. Он был моим партнером на каждом этапе написания книги и моим партнером по работе в Brainvolts последние 30 лет. Трент умеет облекать в слова мои идеи, пока они еще не сложились в слова в моей собственной голове. Он выражает мои намерения более изящно, чем я сама. Часто я читаю его слова и думаю: “Да, это именно то, что я хотела сказать”. А еще Трент умудряется быть умным и веселым, какой я хотела бы быть. Его участие в Brainvolts распространяется на все – на великое и на будничное, – и для этой книги он собрал ссылки, построил графики, нарисовал простые рисунки. Кроме того, он восстанавливает старые радиоприемники, и поэтому ему я обязана за необыкновенно сладкие звуки, которые раздаются каждый день из радиоприемников – его радиоприемников, живущих в моем кабинете и у нас на кухне.

Когда я начала работать над книгой, я не знала, что мне нужен агент. Я даже не знала, что такое литературный агент. Агент Энн, как я влюбленно называю Энн Эдельштейн, – это скала, на которой строился мой опыт написания книги. Энн терпеливо и ответственно руководила мной, обучая на каждом этапе работы. Ее первый имейл – “Просто хочу вам сообщить, что меня поразил ваш проект и те главы, которые я прочла в машине вслух моему мужу, пока мы ехали в Мэн” – это было именно то, в чем я нуждалась, чтобы почувствовать, что я на правильном пути. До этого я никогда не сталкивалась с “редактированием содержания”, и мне повезло впервые пройти через это под внимательным руководством Энн, с ее умением перестраивать повествование и точно подбирать слова. И когда бесчисленные вопросы, связанные с выпуском книги, продолжали сыпаться, я не уставала благодарить Энн за ее “Я об этом позабочусь”.

Кэти Шелли (в буквальном смысле) привнесла искусство в науку. Она придумала и сделала большую часть иллюстраций для книги. Не говоря уже о том, что в творчестве Кэти живо ощущаются красота и воображение, ее отзывчивость и готовность помочь с другого континента (она живет в Испании) часто превосходит отзывчивость коллег с моего этажа. Благодаря ее бесконечной гибкости, терпению и восприимчивости ко многим моим предложениям и комментариям работать с ней было замечательно. Во многих случаях Кэти смогла превратить мои плохо организованные запросы в оригинальные, творческие и реализуемые идеи, воплощение которых намного превзошло все мои ожидания.

Ханна Гейл-Нойфелд прочла каждое слово в первом варианте рукописи. В качестве представительницы моей целевой аудитории она, как внимательная и любознательная читательница, отметила те места, которые трудны для понимания, содержат слишком много технических подробностей или требуют слишком глубокой научной подготовки. Ее вопросы направляли ход моих мыслей и процесс написания книги. Я благодарна Ханне за редакторский труд; она прекрасно пишет, и с ней очень приятно работать.

Огромная благодарность моему редактору Роберту Прайору за доверие и согласие выпустить книгу в издательстве Массачусетского технологического института (MIT Press). Его глубокомысленные предложения относительно заголовков глав помогли с самого начала выбрать правильный тон. Я благодарю выпускающего редактора Джудит Фельдман, художественного координатора Шона Рейли, рецензента издательства Анну-Марию Боно и пресс-агента Анджелу Баггетту. Я благодарю анонимных редакторов, приглашенных издательством MIT Press: дайте мне знать, кто вы, чтобы я смогла поблагодарить вас лично.

Спасибо всем, кто прокомментировал первые варианты книги: Дэну Рокеру, Дженнифер Кризман, Трэвису Уайт-Швоху, Сильвии Боначине, Рембрандту Отто-Мейеру, Грэму Страусу, Курту и Линде Мэттьюс и Сальваторе Спине.

Во время работы над книгой мне нужны были советы эксперта в области биологии обучения, чтобы поправлять, когда меня уводило не в те дебри. И вот удача, я смогла обратиться к Касе Бещад. Кася – нейробиолог, которая исследует детали звукового обучения на клеточном уровне, а также она преподает и поэтому понимает, как важно излагать сложные идеи таким образом, чтобы их поняли все, кто хочет понять. Ее помощь неоценима.

Мой “ларек с хот-догами” не возник бы без многих моих научных соратников и наставников в прошлом и в настоящем. Одни снабдили меня оборудованием для гриля, другие обеспечили доступ в постоянно расширяющуюся кладовку с булочками и специями.

Много лет назад Раймонд Кархарт был весьма любезен и выслушал невежественную студентку, взял за руку и представил Питеру Даллосу на том же этаже. Позже моими наставниками были Джон Дистерхофт, Ласло Стейн, Ирлин Элкинс и Эд Рубел.

Я хочу поблагодарить бывших аспирантов лаборатории Brainvolts Ану Шарму, Синтию Кинг, Келли Трембли, Дженну Каннингем, Бреда Уибла, Джилл Ферст, Эрин Хейс, Габриэлу Музаччу, Кристу Джонсон, Дэна Абрамса, Николь Руссо, Джейда Ванга, Джуди Сонг, Кун Мьюнь Ли, Джейн Хорникел, Самиру Андерсон, Эрику Ско, Дану Страйт, Карен Чан, Александру Парбери-Кларк, Дженнифер Кризман, Джессику Слейтер и Элиану К. Томпсон. Я также хочу поблагодарить постдоков лаборатории Алана Микко, Томаса Литтмана, Ану Шарму, Элизабет Динсес, Энн Бредлоу, Иви Данну, Кэтрин Уорриер, Лори Оливье, Карен Банай, Фредерика Мармела, Барата Чандрасекарана, Юн Нан, Джейсона Томпсона, Эрику Ско, Дану Страйт, Адама Тьерни, Арена Фицроя и Спенсера Смита. И, наконец, я благодарна десяткам студентов, школьников и аспирантов из медицинских институтов, а также Бобу Конвею за его творческое отношение к нашему рабочему пространству. Моя коллега Тереза Макги затеяла наши первые дискуссии по поводу использования субкортикальной синхронности для изучения обработки звуков речи у человека. Кто знает, чем бы я занималась без нее последние 25 лет. А уж если говорить о людях, которые заложили основы всего, благодарю Джима Перкинса за прекрасную семью.

За участие в моих текущих исследованиях я благодарна Дженнифер Кризман, руководящей несколькими проектами, эрудиту Трэвису Уайт-Швоху, специалистке по ритму Сильвии Боначине, чей итальянский акцент напоминает мне о маме – звуковая связь с домом, и Рембрандту Отто-Мейеру, который продолжает собирать данные, несмотря на пандемию. Джен создала наше коллективное детище – сайт Brainvolts, который Рембрандт почти ежедневно обновляет. Коллеги по лаборатории – они же коллеги по жизни благодаря природе науки, долговременным связям, которые мы строим, и возможности видеть друг друга на конференциях. Одно из многих прекрасных качеств Джен, Эрики и Трэвиса – способность устраивать сборища Brainvolts, как они это замечательно сделали на недавней международной конференции. Дом вдали от дома.

Научная работа Brainvolts очень зависит от наших коллег в образовании, музыке, биологии, спорте, медицине и промышленности – от людей, которые работают за пределами лаборатории, в мире, где мне хотелось бы поселить нашу науку. Особая благодарность Маргарет Мартин, Кейт Джонсон, Тори Линдли, Синтии Лабелле, Даниэль Колегроув, Джеффу Мжаанесу, Энн Бредлоу, Тому Карреллу и Стиву Зекеру. Дополняя друг друга разными моделями функционирования, мы работаем эффективно и с удовольствием.

Рене Флеминг, Мики Харт и Закир Хуссейн показывают пример того, как использовать искусство на благо науки. Спасибо, что позволили мне немного поработать над этим вместе с вами. Спасибо Арнольду Старру, чье искусство вошло в рисунки 2.3, 2.4 и 2.6.

Лаборатория Brainvolts долгое время пользовалась государственным финансированием от Национального научного фонда и многих из Национальных институтов здравоохранения: Института детского здоровья и развития человека, Института психического здоровья, Института неврологических расстройств и инсульта, Института слуха и расстройств коммуникации, а также Института по проблемам старения. Мы благодарны за финансовую поддержку Американскому фонду исследований слуха, Фонду Кейда, Фонду Дана, Фонду Гарольда и Лейлы Мазерс, Фонду семьи Хантер, Фонду Рашель Голден, Фонду Спенсера, Национальной академии искусства и науки звукозаписи, Национальной ассоциации музыкальной торговли и Национальному исполнительному комитету по стандартам в спортивном оборудовании. Нам повезло получить финансовую поддержку от компаний Med-El, Interactive Metronome и Phonak. Спасибо Центру слуха Ноулса и Северо-Западному университету за то, что приютили у себя Brainvolts.

Самая большая благодарность моей семье. Мои родители воспитывали мой звуковой разум с самого начала. Ник Фридман, Леа Кэмпбелл, Ханна Гейл-Нойфелд, Грант Доусон, Сьюзи Ричард, Лусио Садоч и Линн Макнатт сохраняли энтузиазм в отношении моего проекта несмотря на то, что я говорила о нем без остановки. Они делали существенные замечания, подбадривая меня до самого конца. Спасибо ангелу-хранителю лаборатории Brainvolts Бику Виртцу, моему лучшему другу. Любому человеку нужен лучший друг, и у меня он самый лучший. Мики, Расселу и Нику Перкинсу, а также Маршаллу Доусону, которым посвящена эта книга, полагается особая благодарность.

Мой сын Ник – живое напоминание о партнерстве чувств и разума. Ник – шеф-повар, он создает питательные и изысканные блюда. Благодаря знаниям о продуктах, ароматах, ингредиентах и химии кухни он делает вкусным все, даже блюда из молока и масла, хотя у него самого опасная для жизни аллергия на молочные продукты. Мы зовем его “наш Бетховен”.

Мой сын Мики помогает мне ценить понятия дома, принадлежности и общности. Он выражает свое уважение этим идеям тем, что строит пространства для жилья, в которых общность подчеркивается через использование дерева – живой субстанции. Он заставляет меня думать о том, как звук встраивается в этот контекст. В плане жизни в соответствии с собственными ценностями Мики – самая бескомпромиссная личность, которую я знаю.

Ник и Мики создали свое рабочее пространство, исходя из чувства принадлежности. Такая работа – бесконечный источник вдохновения для Brainvolts, поскольку наука в своем лучшем проявлении – дело коллективное, объединяющее и кумулятивное.

Мой сын Рассел, одновременно дотошный и способный осваивать безграничные возможности, олицетворяет собой золотую середину между искусством и наукой. Он щедро делится с другими людьми своими идеями художника, ученого и музыканта. Рассел с детства сам себя приучил учиться. Его любовь к учебе раде учебы и ощущение того, что это правильно… – лучшего фундамента для искусства и науки я не могу придумать.

Для моего звукового разума нет ничего лучше, чем жизнь с моим мужем Маршаллом. Он показывает мне, на что способен звуковой разум – от узнавания героев мультфильмов в голосах актеров до жизни музыканта, умеющего читать ноты, подражать и импровизировать. Он обогащает звуковой мир уроками музыки и выступлениями. При создании книги и вообще всегда я благодарна Маршаллу за то, что могу рассчитывать на его беспощадную честность. И я рада, что он считает микрофоны и комплексное электрическое сопротивление подходящей темой для беседы за ужином.

Словарь терминов

Амплитудные модуляции (АМ) Флуктуации интенсивности звука (громко – тихо – громко – тихо, как сигнализация). Колебания наших звуковых связок при их открытии и закрытии производят амплитудные модуляции звука. Скорость АМ соответствует основной частоте звуков речи, определяющей высоту голоса (ниже у мужчин, выше у женщин).

Афферентный Движущийся в сторону узла (например, к мозгу). В слуховой системе это движение от улитки уха через средний мозг и таламус к слуховой коре.

Волосковые клетки Волосковые клетки расположены во внутреннем ухе и слегка сдвигаются под действием жидкости, приводимой в движение воздухом (то есть звуком). Это движение запускает электрический сигнал, тем самым завершая трансдукцию звука в электричество.

Высота звука Перцептивное ощущение частоты звука. Обычно звук с более высокой частотой воспринимается как более высокий. Звук с низкой частотой слышится более низким.

Гармоники Частоты, присутствующие в звуке в виде кратных показателей основной частоты. Например, звук с основной частотой 150 Гц имеет гармоники на частоте 300, 450, 600 Гц и т. д.

Гиперакузия Состояние, при котором звуки с низкой и умеренной интенсивностью кажутся чрезмерно громкими.

Захват фазы Повторяющееся возбуждение нейрона в ответ на многократный циклический звуковой сигнал, такой как синусоидальная волна или звук отбойного молотка.

Лимбическая система Мозговая сеть, обеспечивающая эмоции, мотивацию и чувства, такие как удовольствие.

Мизофония Состояние, при котором такие звуки, как жевание или тикание часов, вызывают чрезмерное раздражение.

Негативность рассогласования Нейрофизиологический ответ на изменение текущей звуковой закономерности. Например, движение змеи в траве вызывает изменение текущего звука шороха травы.

Нейрообразование (или образовательная нейробиология) Применение научного подхода для разработки методов обучения, способствующих наилучшей академической успеваемости учащихся.

Нейропластичность Способность нейронов мозга изменять ответ на сигналы в процессе обучения. Классический пример – расширение соматосенсорной и моторной карты, соответствующей пальцам левой руки скрипача.

Нейрофизиология Изучение функционирования нервной системы.

Основная частота Самая нижняя частота гармонического звука. Основная частота определяет восприятие высоты звука.

Отоакустическая эмиссия Выходящие из уха звуки, которые можно использовать для анализа функции внешних волосковых клеток и их эфферентного контроля.

Проблема связывания Вопрос о том, как входные сигналы от многих сенсорных систем объединяются и координируются для создания единого объекта.

Рабочая память Временная форма памяти, к которой можно получить доступ и которой можно манипулировать. Чтобы отличить эхоическую память от рабочей, можно сказать, что это разница между бездумным повторением пяти услышанных слов (как эхо) и повторением их в алфавитном порядке.

Ретикулярная активирующая система Центры мозга, важные для возбуждения и внимания.

Синхронность нейронов Одновременное возбуждение нейронов в определенные моменты звучания сигнала.

Спектр Визуальное представление частот, составляющих звуковой или мозговой сигнал. Спектрограмма – визуальное представление частот по мере их изменения во времени.

Средний мозг Отдел мозга между стволом мозга и корой. В слуховой системе средний мозг, будучи центром пересечения сенсорных, двигательных, когнитивных сетей и сети вознаграждения, открывает удобный доступ к изучению слухового разума.

Тембр Характеристика звука, определяемая формой спектра. Гобой и тромбон имеют разные тембры, даже если играют одну и ту же ноту. Мы редко говорим о тембре речи, однако именно то, чем отличаются звуки разных музыкальных инструментов, отличает и звуки речи, такие как “а” или “у”.

Тонотопия Топографическая организация структур слуховых путей в зависимости от предпочтительной частоты.

Торможение Подавление возбуждения нейронов ниже спонтанного уровня возбуждения. Например, нейроны слуховой системы, настроенные на частоты вблизи частоты входящего звука, возбуждаются слабее, в результате чего подчеркивается возбуждение нейронов, настроенных точно на входящий звук.

Трансдукция Переход чего-то из одной формы в другую. В данной книге речь шла о том, что давление звуковых волн в улитке уха преобразуется в электричество.

Фонема Самая маленькая звуковая единица речи. Фонемы не однозначно соответствуют буквам. Например, одна из 43 фонем русского языка, фонема /j/, есть в словах “йод” и “ёж”.

Форма спектра Распределение энергии гармоник звука, определяющее восприятие тембра. Форма спектра речи определяет, какой именно гласный или согласный звук произносится. В музыке она определяет, какой инструмент сейчас звучит.

Частота Количество каких-то событий за единицу времени. Частота звука, измеряемая в циклах в секунду (герцы), определяет его высоту.

Частотно-последовательная реакция (frequency following response, FFR) Нейрофизиологический ответ на звук, отражающий обработку мозгом многих компонентов звука, таких как высота, временная развертка и тембр.

Частотные модуляции (ЧМ) При ЧМ происходит изменение частоты колебаний во времени. Примеры – пробежка по фортепианной клавиатуре или звук сирены. Это важный компонент речи, особенно в согласных звуках, в форме полос концентрированной акустической энергии, изменяющихся от низких до высоких частот или наоборот.

Эфферентный Движущийся из узла (например, из мозга). В слуховой системе к эфферентным сигналам, например, относятся сигналы нейронов из коры к таламусу, от среднего мозга к улитке и т. д.

Примечания

1

E. H. Lenneberg. Biological Foundations of Language. New York: Wiley, 1967.

2

D. Harris et al. “Forward and Simultaneous Tonal Suppression of Single-Fiber Responses in the Chinchilla Auditory Nerve”. Journal of the Acoustical Society of America 60 (1976): S81.

3

N. Kraus, J. F. Disterhoft. “Response Plasticity of Single Neurons in Rabbit Auditory Association Cortex during Tone-Signalled Learning”. Brain Research 246, no. 2 (1982): 205–215.

4

Хелен Келлер – американская писательница, политическая активистка. В раннем возрасте после перенесенной болезни полностью потеряла зрение и слух. – Прим. перев.

5

A. W. Scott et al. “Public Attitudes about Eye and Vision Health”. JAMA Ophthalmology 134, no. 10 (2016): 1111–1118.

6

Около 2000 взрослых американцев в интернете отвечали на вопрос, какую болезнь или состояние они сочли бы “худшим, что может с ними случиться”. Самым ужасным состоянием была названа слепота, которая обогнала глухоту и ряд других тяжелых заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, рак и потерю конечности.

7

F. R. Lin, M. Albert. “Hearing Loss and Dementia – Who Is Listening?” Aging & Mental Health 18, no. 6 (2014): 671–673.

8

A. Krishnan et al. “Encoding of Pitch in the Human Brainstem Is Sensitive to Language Experience”. Cognitive Brain Research 25, no. 1 (2005): 161–168.

9

Это очень-очень небольшая перемена давления. Если я правильно использую формулы и единицы измерения, щипок гитарной струны поднимает атмосферное давление от 14,7 до 14,700003 фунта/дюйм^2.

10

T. D. Hanley et al. “Some Acoustic Differences among Languages”. Phonetica 14 (1966): 97–107; A. B. Andrianopoulos et al. “Multimodal Standardization of Voice among Four Multicultural Populations: Fundamental Frequency and Spectral Characteristics”. Journal of Voice 15, no. 2 (2001): 194–219.

11

S. A. Xue et al. “Speaking F0 Characteristics of Elderly Euro-American and African-American Speakers: Building a Clinical Comparative Platform”. Clinical Linguistics & Phonetics 15, no. 3 (2001): 245–252.

12

B. Lee, D. V. L. Sidtis. “The Bilingual Voice: Vocal Characteristics when Speaking Two Languages across Speech Tasks”. Speech, Language and Hearing 20, no. 3 (2017): 174–185. Глава 2. Сигналы внутри головы

13

В современной нейробиологической терминологии присутствует путаница с тем, как использовать слова “восходящий” (upstream) и “нисходящий” (downstream) применительно к направлению движения сигналов в мозге. С одной стороны, согласно стандартному (крайне упрощенному, но в общем не ошибочному) взгляду, основной “поток” информации течет от периферии к центру, т. е. от уха к мозгу: сначала воспринимается рецепторами, происходит трансдукция, потом “перетекает” от одной структуры к другой, пока не попадает в высшие отделы коры. Тогда получается, что направление от уха к мозгу – нисходящее, т. е. по направлению движения основного потока (ведь реки текут сверху вниз). Такой логики придерживается большинство ученых. Однако авторка придерживается другой терминологии, где центр (мозг) – это нечто “сверху”, а периферия (ухо) – снизу. Сигналу надо как бы взобраться на гору от уха к мозгу. Поэтому в книге используется термин “восходящий” применительно к направлению от уха к мозгу. – Прим. науч. ред.

14

Они не только самые маленькие, но единственные кости, которые не растут после рождения.

15

В среднем ухе реализуются два инженерных механических принципа, способствующих повышению давления между барабанной перепонкой и овальным окном. Первый из них – принцип рычага: три косточки образуют рычаг с осью поворота вблизи овального окна. И поэтому слабое надавливание на барабанную перепонку создает более высокое давление на овальное окно: так маленький ребенок может с помощью качелей поднять в воздух взрослого человека, если ось поворота находится в правильном месте. Второй механизм основан на разнице размеров барабанной перепонки и овального окна: вторая мембрана намного меньше по площади. Давление – это сила, поделенная на площадь (P = F/A). Приложенная сила не меняется между барабанной перепонкой и овальным окном, поэтому на овальное окно с меньшей площадью (в знаменателе) оказывается более высокое давление.

16

Мое первое знакомство с наукой о слухе заключалось в подсчете волосковых клеток в улитке с помощью фазово-контрастного микроскопа. Я часто занималась этим делом в спокойное вечернее время, и меня заворожили эти крохотные элегантные структуры.

17

R. Wallace. Hearing Beethoven: A Story of Musical Loss and Discovery. Chicago: The University of Chicago Press, 2018.

18

J. Cunningham et al. “Effects of Noise and Cue Enhancement on Neural Responses to Speech in Auditory Midbrain. Thalamus and Cortex”. Hearing Research 169 (2002): 97–111.

19

Нейрон, возбуждающийся в каждом звуковом цикле, обеспечивает “захват фазы”: это еще один способ, позволяющий звуковому разуму отслеживать частоту звука. Вспомните, что чем выше частота звука, тем быстрее завершается его цикл, так что нейрон должен возбуждаться быстрее при повышении частоты звука.

20

E. M. Ostapoff et al. “A Physiological and Structural Study of Neuron Types in the Cochlear Nucleus. II. Neuron Types and Their Structural Correlation with Response Properties”. Journal of Comparative Neurology 346, no. 1 (1994): 19–42.

21

J. J. Feng et al. “A Physiological and Structural Study of Neuron Types in the Cochlear Nucleus. I. Intracellular Responses to Acoustic Stimulation and Current Injection”. Journal of Comparative Neurology 346, no. 1 (1994): 1–18.

22

Рис. 2.5: N. B. Cant. “The Cochlear Nucleus: Neuronal Types and Their Synaptic Organization”. См. в The Mammalian Auditory Pathway: Neuroanatomy. Ed. D. B. Webster et al. Springer Handbook of Auditory Research (Springer-Verlag, 1992), 66–119.

23

R. D. Frisina et al. “Encoding of Amplitude Modulation in the Gerbil Cochlear Nucleus: I. A Hierarchy of Enhancement”. Hearing Research 44, no. 2–3 (1990): 99–122.

24

T. C. T. Yin. “Neural Mechanisms of Encoding Binaural Localization Cues in the Auditory Brainstem”. In Integrative Functions in the Mammalian Auditory Pathway. Ed. D. Oertel et al. Springer Handbook of Auditory Research (New York: Springer, 2002).

25

C. E. Schreiner, G. Langner. “Periodicity Coding in the Inferior Colliculus of the Cat. II. Topographical Organization”. Journal of Neurophysiology 60, no. 6 (1988): 1823–1840; G. Langner et al. “Temporal and Spatial Coding of Periodicity Information in the Inferior Colliculus of Awake Chinchilla (Chinchilla laniger)”. Hearing Research 168, no. 1–2 (2002): 110–130.

26

Хотя зрительный сигнал делает меньше остановок, идет он дольше. В то время как трансдукция звуковых волн в электричество в мозге фактически происходит в одну стадию, сетчатка должна преобразовать свет в химический сигнал, который затем запускает трансдукцию в электричество. Когда это первичное узкое место преодолено, слуховые и зрительные нервные сигналы передаются с одинаковой скоростью.

27

Обоняние – единственная сенсорная система, не затрагивающая таламус.

28

G. M. Shepherd. Neurogastronomy: How the Brain Creates Flavor and Why It Matters. New York: Columbia University Press, 2012.

29

G. H. Recanzone et al. “Correlation between the Activity of Single Auditory Cortical Neurons and Sound-Localization Behavior in the Macaque Monkey”. Journal of Neurophysiology 83, no. 5 (2000): 2723–2739; J. C. Middlebrooks, J. D. Pettigrew. “Functional Classes of Neurons in Primary Auditory Cortex of the Cat Distinguished by Sensitivity to Sound Location”. Journal of Neuroscience 1, no. 1 (1981): 107–120.

30

L. Feng, X. Wang. “Harmonic Template Neurons in Primate Auditory Cortex Underlying Complex Sound Processing”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 114, no. 5 (2017): E840–848.

31

Y. I. Fishman et al. “Consonance and Dissonance of Musical Chords: Neural Correlates in Auditory Cortex of Monkeys and Humans”. Journal of Neurophysiology 86, no. 6 (2001): 2761–2788; M. J. Tramo et al. “Music Perception and Cognition Following Bilateral Lesions of Auditory Cortex”. Journal of Cognitive Neuroscience 2, no. 3 (1990): 195–212; I. Peretz et al. “Cortical Deafness to Dissonance”. Brain 124, no. 5 (2001): 928–940.

32

A. Bieser, P. Muller-Preuss. “Auditory Responsive Cortex in the Squirrel Monkey: Neural Responses to Amplitude-Modulated Sounds”. Experimental Brain Research 108, no. 2 (1996): 273–284; H. Schulze, G. Langner. “Periodicity Coding in the Primary Auditory Cortex of the Mongolian Gerbil (Meriones Unguiculatus): Two Different Coding Strategies for Pitch and Rhythm?” Journal of Comparative Physiology A: Neuroethology, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology 181, no. 6 (1997): 651–663.

33

C. T. Engineer et al. “Cortical Activity Patterns Predict Speech Discrimination Ability”. Nature Neuroscience 11, no. 5 (2008): 603–608.

34

P. Heil, D. R. Irvine. “First-Spike Timing of Auditory-Nerve Fibers and Comparison with Auditory Cortex”. Journal of Neurophysiology 78, no. 5 (1997): 2438–2454.

35

R. C. deCharms et al. “Optimizing Sound Features for Cortical Neurons”. Science 280, no. 5368 (1998): 1439–1443.

36

A. S. Bregman. Auditory Scene Analysis: The Perceptual Organization of Sound. Cambridge, MA: MIT Press, 1990.

37

L. J. Hood et al. “Cortical Deafness: A Longitudinal Study”. Journal of the American Academy of Audiology 5, no. 5 (1994): 330–342.

38

G. Vallortigara et al. “Possible Evolutionary Origins of Cognitive Brain Lateralization”. Brain Research Reviews 30, no. 2 (1999): 164–175.

39

R. J. Zatorre et al. “Lateralization of Phonetic and Pitch Discrimination in Speech Processing”. Science 256, no. 5058 (1992): 846–849; M. J. Tramo et al. “Functional Role of Auditory Cortex in Frequency Processing and Pitch Perception”. Journal of Neurophysiology 87, no. 1 (2002): 122–139.

40

I. McGilchrist. The Master and His Emissary: The Divided Brain and the Making of the Western World. New Haven: Yale University Press, 2009.

41

N. Kraus, T. Nicol. “Brainstem Origins for Cortical ‘What’ and ‘Where’ Pathways in the Auditory System”. Trends in Neurosciences 28 (2005): 176–181.

42

A. Starr et al. “Auditory Neuropathy”. Brain 119, no. 3 (1996): 741–753; N. Kraus et al. “Absent Auditory Brain Stem Response: Peripheral Hearing Loss or Brain Stem Dysfunction?” Laryngoscope 94: (1984): 400–406.

43

M. N. Wallace et al. “Identification and Localisation of Auditory Areas in Guinea Pig Cortex”. Experimental Brain Research 132, no. 4 (2000): 445–456.

44

N. Kraus, T. White-Schwoch. “Unraveling the Biology of Auditory Learning: A Cognitive-Sensorimotor-Reward Framework”. Trends in Cognitive Sciences 19 (2015): 642–654; N. M. Weinberger. “The Medial Geniculate, Not the Amygdala, as the Root of Auditory Fear Conditioning” Hearing Research 274, no. 1–2 (2001): 61–74; E. Hennevin et al. “Neuronal Plasticity Induced by Fear Conditioning Is Expressed During Paradoxical Sleep: Evidence from Simultaneous Recordings in the Lateral Amygdala and the Medial Geniculate in Rats”. Behavioral Neuroscience 112, no. 4 (2008): 839–862.

45

E. D. Jarvis. “Learned Birdsong and the Neurobiology of Human Language”. Annals of the New York Academy of Sciences 1016 (2004): 749–777.

46

M. H. Giard et al. “Auditory Selective Attention in the Human Cochlea”. Brain Research 633, no. 1–2 (1994): 353–356.

47

M. Ahissar, S. Hochstein. “The Reverse Hierarchy Theory of Visual Perceptual Learning”. Trends in Cognitive Sciences 8, no. 10 (2004): 457–464.

48

M. Schutz, S. Lipscomb. “Hearing Gestures, Seeing Music: Vision Influences Perceived Tone Duration”. Perception 36, no. 6 (2007): 888–897.

49

R. Gillespie. “Rating of Violin and Viola Vibrato Performance in Audio-Only and Audiovisual Presentations”. Journal of Research in Music Education 45, no. 2 (1997): 212–220.

50

H. SaldaÑa, L. D. Rosenblum. “Visual Influences on Auditory Pluck and Bow Judgments”. Perception and Psychophysics 54, no. 3 (1993): 406–416.

51

H. McGurk, J. MacDonald. “Hearing Lips and Seeing Voices”. Nature 264, no. 5588 (1976): 746–748.

52

J. A. Grahn, M. Brett. “Rhythm and Beat Perception in Motor Areas of the Brain”. Journal of Cognitive Neuroscience 19, no. 5 (2007): 893–906.

53

A. Lahav et al. “Action Representation of Sound: Audio-motor Recognition Network While Listening to Newly Acquired Actions”. Journal of Neuroscience 27, no. 2 (2007): 308–314; J. Haueisen, T. R. Knosche. “Involuntary Motor Activity in Pianists Evoked by Music Perception”. Journal of Cognitive Neuroscience 13, no. 6 (2001): 786–792.

54

B. Haslinger et al. “Transmodal Sensorimotor Networks during Action Observation in Professional Pianists”. Journal of Cognitive Neuroscience 17, no. 2 (2005): 282–293; G. A. Calvert et al. “Activation of Auditory Cortex During Silent Lipreading”. Science 276, no. 5312) (1997): 593–696.

55

B. W. Vines et al. “Cross-modal Interactions in the Perception of Musical Performance”. Cognition 101, no. 1 (2006): 80–103; C. Chapados, D. J. Levitin. “Cross-modal Interactions in the Experience of Musical Performances: Physiological Correlates”. Cognition 108, no. 3 (2008): 639–651; B. W. Vines et al. “Music to My Eyes: Cross-modal Interactions in the Perception of Emotions in Musical Performance”. Cognition 118, no. 2 (2011): 157–170.

56

E. Kohler et al. “Hearing Sounds, Understanding Actions: Action Representation in Mirror Neurons”. Science 297, no. 5582 (2002): 846–848; V. Gallese et al. “Action Recognition in the Premotor Cortex”. Brain 119, no. 2 (1996): 593–609.

57

L. M. Oberman et al. “EEG Evidence for Mirror Neuron Dysfunction in Autism Spectrum Disorders, Brain Research”. Cognitive Brain Research 24, no. 2 (2005): 190–198; G. Hickok. The Myth of Mirror Neurons: The Real Neuroscience of Communication and Cognition. New York: W. W. Norton, 2014.

58

S. Montgomery. The Soul of an Octopus: A Surprising Exploration into the Wonder of Consciousness. New York: Atria Books, 2015.

59

J. Panksepp. Affective Neuroscience: The Foundations of Human and Animal Emotions. New York: Oxford University Press, 1998.

60

L. Selinger et al. “Involvement of the Serotonin Transporter Gene in Accurate Subcortical Speech Encoding”. Journal of Neuroscience 36, no. 42 (2016): 10782–10790; L. M. Hurley, G. D. Pollak. “Serotonin Differentially Modulates Responses to Tones and Frequency-Modulated Sweeps in the Inferior Colliculus”. Journal of Neuroscience 19, no. 18 (1999): 8071–8082; L. M. Hurley, G. D. Pollak. “Serotonin Effects on Frequency Tuning of Inferior Colliculus Neurons”. Journal of Neurophysiology 85, no. 2 (2001): 828–842; J. A. Schmitt et al. “Serotonin and Human Cognitive Performance”. Current Pharmaceutical Design 12, no. 20 (2006): 2473–2486; A. G. Fischer, M. Ullsperger. “An Update on the Role of Serotonin and Its Interplay with Dopamine for Reward”. Frontiers in Human Neuroscience 11 (2017): 484.

61

B. J. Marlin et al. “Oxytocin Enables Maternal Behaviour by Balancing Cortical Inhibition”. Nature (2015), https: doi.org/10.1038/nature14402.

62

Анализ активности нейрона с помощью микроэлектрода – непростая задача даже в оптимальных условиях, и для этих экспериментов кролик должен научиться решать задачу, что требует времени. Лаборатория находилась на оживленной улице. Я часто проводила эти эксперименты ночью, чтобы снизить вероятность отклонения электрода от его мишени в мозге из-за тряски от проходящих мимо грузовиков.

63

От лат. rétina, сетчатка. – Прим. науч. ред.

64

W. Penfield, E. Boldrey. “Somatic Motor and Sensory Representation in the Cerebral Cortex of Man as Studied by Electrical Stimulation”. Brain 60 (1937): 389–443; J. L. Hampson et al. “Somatotopic Localization in the Cerebellum”. Federation Proceedings 5, no. 1 (1946): 41.

65

M. M. Merzenich et al. “Topographic Reorganization of Somatosensory Cortical Areas 3b and 1 in Adult Monkeys Following Restricted Deafferentation”. Neuroscience 8, no. 1 (1983): 33–55.

66

C. A. Atencio et al. “Frequency-Modulation Encoding in the Primary Auditory Cortex of the Awake Owl Monkey”. Journal of Neurophysiology 98, no. 4 (2007): 2182–2195; G. H. Recanzone et al. “Functional Organization of Spectral Receptive Fields in the Primary Auditory Cortex of the Owl Monkey”. Journal of Comparative Neurology 415, no. 4 (1999): 460–481.

67

G. H. Recanzone et al. “Plasticity in the Frequency Representation of Primary Auditory Cortex Following Discrimination Training in Adult Owl Monkeys”. Journal of Neuroscience 13, no. 1 (1993): 87–103; M. M. Merzenich et al. “Representation of Cochlea Within Primary Auditory Cortex in the Cat”. Journal of Neurophysiology 38, no. 2 (1975): 231–234; J. S. Bakin, N. M. Weinberger. “Classical Conditioning Induces Cs-Specific Receptive-Field Plasticity in the Auditory Cortex of the Guinea Pig”. Brain Research 536, no. 1–2 (1990): 271–286; K. M. Bieszczad et al. “Remodeling Sensory Cortical Maps Implants Specific Behavioral Memory”. Neuroscience 246 (2013): 40–51; M. Brown et al. “Perceptual Learning on an Auditory Frequency Discrimination Task by Cats: Association with Changes in Primary Auditory Cortex, Cerebral Cortex 14, no. 9 (2004): 952–965; J. M. Edeline, N. M. Weinberger. Receptive Field Plasticity in the Auditory Cortex During Frequency Discrimination Training: Selective Retuning Independent of Task Difficulty”. Behavioral Neuroscience 107, no. 1 (1993): 82–103; G. A. Elias et al. “Learning Strategy Refinement Reverses Early Sensory Cortical Map Expansion but Not Behavior: Support for a Theory of Directed Cortical Substrates of Learning and Memory”. Neurobiology of Learning and Memory 126 (2015): 39–55.

68

B. RÖder et al. “Speech Processing Activates Visual Cortex in Congenitally Blind Humans”. European Journal of Neuroscience 16, no. 5 (2002): 930–936.

69

N. Sadato et al. “Activation of the Primary Visual Cortex by Braille Reading in Blind Subjects”. Nature 380, no. 6574 (1996): 526–528.

70

H. Nishimura et al. “Sign Language ‘Heard’ in the Auditory Cortex”. Nature 397, no. 6715 (1999): 116.

71

E. I. Knudsen et al. “Sound Localization by the Barn Owl (Tyto-Alba) Measured with the Search Coil Technique”. Journal of Comparative Physiology 133, no. 1 (1979): 1–11.

72

G. Ashida. “Barn Owl and Sound Localization”. Acoustical Science and Technology 36, no. 4 (2015): 275–285.

73

E. I. Knudsen. “Instructed Learning in the Auditory Localization Pathway of the Barn Owl”. Nature 417, no. 6886 (2002): 322–328.

74

M. S. Brainard, E. I. Knudsen. “Sensitive Periods for Visual Calibration of the Auditory Space Map in the Barn Owl Optic Tectum”. Journal of Neuroscience 18, no. 10 (1998): 3929–3942.

75

B. A. Linkenhoker, E. I. Knudsen. “Incremental Training Increases the Plasticity of the Auditory Space Map in Adult Barn Owls”. Nature 419, no. 6904 (2002): 293–296.

76

M. S. Brainard, E. I. Knudsen. “Sensitive Periods for Visual Calibration of the Auditory Space Map in the Barn Owl Optic Tectum”. Journal of Neuroscience 18, no. 10 (1998): 3929–3942.

77

J. Fritz et al. “Rapid Task-Related Plasticity of Spectrotemporal Receptive Fields in Primary Auditory Cortex”. Nature Neuroscience 6, no. 11 (2004): 1216–1223; M. Ahissar, S. Hochstein. “The Reverse Hierarchy Theory of Visual Perceptual Learning”. Trends in Cognitive Sciences 8, no. 10 (2003): 457–464.

78

O. Kacelnik et al. “Training-Induced Plasticity of Auditory Localization in Adult Mammals”. PloS Biology 4, no. 4 (2006): e71.

79

V. M. Bajo et al. “The Descending Cortico-collicular Pathway Mediates Learning-Induced Auditory Plasticity”. Nature Neuroscience 13, no. 2 (2010): 253–260.

80

A. H. Teich et al. “Auditory Cortex Lesions Prevent the Extinction of Pavlovian Differential Heart Rate Conditioning to Tonal Stimuli in Rabbits”. Brain Research 480, nos. 1–2 (1989): 210–218.

81

X. F. Ma, N. Suga. “Plasticity of Bat’s Central Auditory System Evoked by Focal Electric Stimulation of Auditory and/or Somatosensory Cortices”. Journal of Neurophysiology 85, no. 3 (2001): 1078–1087.

82

Y. Zhang et al. “Corticofugal Modulation of Frequency Processing in Bat Auditory System”. Nature 387, no. 6636 (1997): 900–903.

83

N. Suga, X. F. Ma. “Multiparametric Corticofugal Modulation and Plasticity in the Auditory System”. Nature Reviews. Neuroscience 4, no. 10 (2003): 783–794.

84

F. Luo et al. “Corticofugal Modulation of Initial Sound Processing in the Brain”. Journal of Neuroscience 28, no. 45 (2008): 11615–11621.

85

M. V. Popescu, D. B. Polley. “Monaural Deprivation Disrupts Development of Binaural Selectivity in Auditory Midbrain and Cortex”. Neuron 65, no. 5 (2010): 718–731.

86

P. Dallos et al. “Nature of the Motor Element in Electrokinetic Shape Changes of Cochlear Outer Hair Cells”. Nature 350, no. 6314 (1991): 155–157.

87

P. J. Dallos. “On Generation of Odd-Fractional Subharmonics”. Journal of the Acoustical Society of America 40, no. 6 (1966): 1381–1391; D. T. Kemp. “Stimulated Acoustic Emissions from within the Human Auditory System”. Journal of the Acoustical Society of America 64, no. 5 (1978): 1386–1991.

88

M. C. Liberman. “The Olivocochlear Efferent Bundle and Susceptibility of the Inner Ear to Acoustic Injury”. Journal of Neurophysiology 65, no. 1 (1991): 123–132.

89

X. Perrot et al. “Evidence for Corticofugal Modulation of Peripheral Auditory Activity in Humans”. Cerebral Cortex 16, no. 7 (2006)): 941–948; S. Khalfa et al. “Evidence of Peripheral Auditory Activity Modulation by the Auditory Cortex in Humans”. Neuroscience 104, no. 2 (2001): 347–358.

90

P. Froehlich et al. “Transiently Evoked Otoacoustic Emission Amplitudes Change with Changes of Directed Attention”. Physiology and Behavior 53, no. 4 (1993): 679–682; C. Meric, L. Collet. “Differential Effects of Visual Attention on Spontaneous and Evoked Otoacoustic Emissions”. International Journal of Psychophysiology 17, no. 3 (1994): 281–289; S. Srinivasan et al. “Effects of Cross-Modal Selective Attention on the Sensory Periphery: Cochlear Sensitivity Is Altered by Selective Attention”. Neuroscience 223 (2012): 325–332.

91

X. Perrot et al. “Stronger Bilateral Efferent Influences on Cochlear Biomechanical Activity in Musicians Than in Non-Musicians”. Neuroscience Letters 262, no. 3 (1999): 167–170; C. Micheyl et al. “Difference in Cochlear Efferent Activity between Musicians and Non-Musicians”. Neuroreport 8, no. 4 (1997): 1047–1050; S. M. Brashears et al. “Olivocochlear Efferent Suppression in Classical Musicians, Journal of the American Academy of Audiology 14”. no. 6 (2003): 314–324.

92

V. Marian et al. “Spontaneous Otoacoustic Emissions Reveal an Efficient Auditory Efferent Network”. Journal of Speech, Language, and Hearing Research 61, no. 11 (2018): 2827–2832.

93

M. E. Goldberg, R. H. Wurtz. “Activity of Superior Colliculus in Behaving Monkey 2. Effect of Attention on Neuronal Responses”. Journal of Neurophysiology 35, no. 4 (1972): 560–574.

94

C. G. Kentros et al. “Increased Attention to Spatial Context Increases Both Place Field Stability and Spatial Memory”. Neuron 42, no. 2 (2004): 283–295.

95

E. R. Kandel. In Search of Memory: The Emergence of a New Science of Mind. New York: W. W. Norton, 2006.

96

Процитировано в: Matt Richtel. “Outdoors and Out of Reach, Studying the Brain”. New York Times, August 15, 2010, https://www.nytimes.com/2010/08/16/technology/16brain.html.

97

J. Fritz, et al. “Rapid Task-Related Plasticity of Spectrotemporal Receptive Fields in Primary Auditory Cortex”. Nature Neuroscience 6, no. 11 (2003): 1216–1223.

98

J. B. Fritz et al. “Differential Dynamic Plasticity of A1 Receptive Fields during Multiple Spectral Tasks”. Journal of Neuroscience 25, no. 33 (2005): 7623–7635.

99

J. Fritz et al. “Active Listening: Task-Dependent Plasticity of Spectrotemporal Receptive Fields in Primary Auditory Cortex”. Hearing Research 206, no. 1–2 (2005): 159–176.

100

S. J. Slee, S. V. David. “Rapid Task-Related Plasticity of Spectrotemporal Receptive Fields in the Auditory Midbrain”. Journal of Neuroscience 35, no. 38 (2015): 13090–13102.

101

P. H. Delano et al. “Selective Attention to Visual Stimuli Reduces Cochlear Sensitivity in Chinchillas”. Journal of Neuroscience 27, no. 15 (2007): 4146–4153.

102

N. Mesgarani, E. F. Chang. “Selective Cortical Representation of Attended Speaker in Multi-Talker Speech Perception”. Nature 485, no. 7397 (2012): 233–236; J. Krizman et al. “Attention Induces a Processing Tradeoff between Midbrain and Cortex”. In Association for Research in Otolaryngology PS 428 (2017): 277.

103

По правде говоря, мне нравилось разбирать предложения.

104

N. M. Weinberger et al. “The Level of Cholinergic Nucleus Basalis Activation Controls the Specificity of Auditory Associative Memory”. Neurobiology of Learning and Memory 86 (2006): 270–285.

105

H. H. Webster et al. “Basal Forebrain Lesions with or without Reserpine Injection Inhibit Cortical Reorganization in rat Hindpaw Primary Somatosensory Cortex Following Sciatic Nerve Section”. Somatosensory & Motor Research 8 (1991): 327–346.

106

M. P. Kilgard, M. M. Merzenich. “Cortical Map Reorganization Enabled by Nucleus Basalis Activity”. Science 279 (1998): 1714–1718.

107

W. Guo et al. “The Cholinergic Basal Forebrain Links Auditory Stimuli with Delayed Reinforcement to Support Learning”. Neuron 103, no. 6 (2019): P1164–1177. E6.

108

S. Corkin. “Acquisition of Motor Skill After Bilateral Medial Temporal-Lobe Excision”. Neuropsychologia 6, no. 3 (1968): 255–265.

109

J. R. Saffran et al. “Statistical Learning by 8-Month-Old Infants”. Science 274, no. 5294 (1996): 1926–1928; E. Partanen et al. “Learning-Induced Neural Plasticity of Speech Processing Before Birth”. Proceedings of the National Academy of Sciences 110, no. 37 (2013): 15145–15150.

110

J. Fritz et al. “Rapid Task-Related Plasticity of Spectrotemporal Receptive Fields in Primary Auditory Cortex”. Nature Neuroscience 6, no. 11 (2003): 1216–1223.

111

N. Kraus, T. White-Schwoch. “Unraveling the Biology of Auditory Learning: A Cognitive-Sensorimotor-Reward Framework”. Trends in Cognitive Sciences 19 (2015): 642–654. Глава 4. На пути к слушающему мозгу

112

I. Fried et al. “Single Neuron Activity in Human Hippocampus and Amygdala During Recognition of Faces and Objects”. Neuron 18, no. 5 (1997): 753–765.

113

Слуховой нерв справляется с высокой скоростью возбуждения. Если вы играете ноту на частоте несколько тысяч герц (то есть несколько тысяч синусоидальных циклов в секунду), слуховой нерв устойчиво возбуждается в каждом цикле. В хороших условиях таламус схватывает звук на частоте нескольких сотен герц, а слуховая кора – около сотни герц, при этом средний мозг находится где-то посредине. Следовательно, если установленный на голове электрод регистрирует устойчивый ответ с частотой 700 Гц в ответ на звук речи (700 Гц – важная гармоническая частота обычного звука “а”), вполне логично исключить его таламическое или кортикальное происхождение. Таламус и кора обрабатывают такие высокие частоты, но при этом не так связаны с фазовыми характеристиками, как, скажем, средний мозг, в ответе которого возбуждение происходит в каждом цикле (захват фазы).

114

Особая реакция на неожиданность свойственна не только слуховой системе, но нервной системе в целом. Ее механизмы существуют на уровне как отдельных нейронов, так и их сетей. Существует мнение (часто называемое теорией байесовского мозга), что это основополагающее свойство восприятия (или вообще сознания): уделять особое внимание всему, что отличается от ожидаемого. Это логично, ведь с ожидаемым мы уже долго успешно живем (поэтому, собственно, оно и стало ожидаемым) и именно неожиданное может оказаться наиболее важным. – Прим. науч. ред.

115

J. B. Meixner, J. P. Rosenfeld. “Detecting Knowledge of Incidentally Acquired, Real-World Memories Using a P300-Based Concealed-Information Test”. Psychological Science 25, no. 11 (2014): 1994–2005; J. B. Meixner, J. P. Rosenfeld. “A Mock Terrorism Application of the P300-Based Concealed Information Test”. Psychophysiology 48, no. 2 (2011): 149–154.

116

R. NÄÄtÄnen. Attention and Brain Function. Hillsdale, NJ: Erlbaum, 1992.

117

R. NÄÄtÄnen et al. “Early Selective-Attention Effect on Evoked Potential Reinterpreted”. Acta Psychologica 42, no. 4 (1978): 313–329.

118

M. Sams et al. “Auditory Frequency Discrimination and Event-Related Potentials”. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 62, no. 6 (1985): 437–448.

119

J. Allen et al. “Neural Representation of Consciously Imperceptible Speech-Sound Differences”. Perception and Psychophysics 62 (2000): 1383–1393.

120

K. Tremblay et al. “The Time Course of Auditory Perceptual Learning: Neurophysiological Changes During Speech-Sound Training”. Neuroreport 9, no. 16 (1998): 3557–3560.

121

T. McGee et al. “Is It Really a Mismatch Negativity? An Assessment of Methods for Determining Response Validity in Individual Subjects”. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 104, no. 4 (1997): 359–368.

122

Суть этой реакции в том, что она, в отличие от других реакций мозга на звук, регистрируемых с поверхности головы, обладает такой же периодичностью, как и звуковая волна, которая ее вызвала. Звуковое давления растет, и график FFR идет вверх, давление падает, и FFR падает вслед за ним, и так далее, цикл за циклом. Отсюда и название: реакция, следующая за частотой, или частотно-последовательная реакция. – Прим. науч. ред.

123

F. G. Worden, J. T. Marsh. “Frequency-Following (Microphonic-Like) Neural Responses Evoked by Sound”. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 25, no. 1 (1968): 42–52.

124

G. C. Galbraith et al. “Intelligible Speech Encoded in the Human Brain Stem Frequency-Following Response”. Neuroreport 6, no. 17 (1995): 2363–2367; G. C. Galbraith et al. “Speech-Evoked Brainstem Frequency-Following Responses During Verbal Transformations Due to Word Repetition”. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 102, no. 1 (1997): 46–53; G. C. Galbraith et al. “Brain Stem Frequency-Following Response to Dichotic Vowels During Attention”. Neuroreport 9, no. 8 (1998): 1889–1893.

125

A. Krishnan et al. “Encoding of Pitch in the Human Brainstem Is Sensitive to Language Experience, Brain Research”. Cognitive Brain Research 25, no. 1 (2005): 161–168.

126

E. Skoe, N. Kraus. “Auditory Brainstem Response to Complex Sounds: A Tutorial”. Ear and Hearing 31, no. 3 (2010): 302–324; J. Krizman, N. Kraus. “Analyzing the FFR: A Tutorial for Decoding the Richness of Auditory Function”. Hearing Research 382 (2019): 1077–1079; N. Kraus, T. Nicol. “The Power of Sound for Brain Health”. Nature Human Behaviour 1 (2017): 700–702.

127

J. Feldman. “The Neural Binding Problem (s)”. Cognitive Neurodynamics 7, no. 1 (2013): 1–11.

128

I. McGilchrist. The Master and His Emissary. New Haven: Yale University Press, 2009.

129

J. Panksepp. Affective Neuroscience: The Foundations of Human and Animal Emotions. New York: Oxford University Press, 1998.

130

E. Coffey et al. “Evolving Perspectives on the Sources of the Frequency-Following Response”. Nature Communications 10 (2019): 5036; L. Selinger et al. “Involvement of the Serotonin Transporter Gene in Accurate Subcortical Speech Encoding”. Journal of Neuroscience 36, no. 42 (2016): 10782–10790.

131

N. Kraus, T. White-Schwoch. “Unraveling the Biology of Auditory Learning: A Cognitive-Sensorimotor-Reward Framework”. Trends in Cognitive Sciences 19 (2015): 642–654. Глава 5. Музыка – это джекпот: чувствуем, думаем, движемся, ощущаем

132

E. A. Spitzka. “A Study of the Brains of Six Eminent Scientists and Scholars Belonging to the American Anthropometric Society, Together with a Description of the Skull of Professor E. D. Cope”. Transactions of the American Philosophical Society 21, no. 4 (1907): 175–308.

133

J. Brandt. The Grape Cure. New York: The Order of Harmony, 1928.

134

S. Auerbach. “Zur Lokalisation des musicalischen Talentes im Gehirn und am Schädel”. Archives of Anatomy and Physiology (1906): 197–230.

135

P. Schneider et al. “Morphology of Heschl’s Gyrus Reflects Enhanced Activation in the Auditory Cortex of Musicians”. Nature Neuroscience 5, no. 7 (2002): 688–694.

136

T. Elbert et al. “Increased Cortical Representation of the Fingers of the Left Hand in String Players”. Science 270, no. 5234 (1995): 305–307.

137

G. Schlaug. “The Brain of Musicians: A Model for Functional and Structural Adaptation”. Annals of the New York Academy of Sciences 930 (2001): 281–299.

138

D. J. Lee et al. “Corpus Callosum: Musician and Gender Effects”. Neuroreport 14, no. 2 (2003): 205–209; G. Schlaug et al. “Increased Corpus-Callosum Size in Musicians”. Neuropsychologia 33, no. 8 (1995): 1047.

139

S. Hutchinson et al. “Cerebellar Volume of Musicians”, Cerebral Cortex 13, no. 9 (2003): 943–949.

140

F. Bouhali et al. “Reading Music and Words: The Anatomical Connectivity of Musicians’ Visual Cortex”. Neuroimage 212 (2020): 116666.

141

S. L. Bengtsson et al. “Extensive Piano Practicing Has Regionally Specific Effects on White Matter Development”. Nature Neuroscience 8, no. 9 (2005): 1148–1150.

142

C. Pantev et al. “Increased Auditory Cortical Representation in Musicians”. Nature 392, no. 6678 (1998): 811–814; A. Shahin et al. “Enhancement of Auditory Cortical Development by Musical Experience in Children”. Neuroreport 15, no. 12 (2004): 1917–1921; A. J. Shahin et al. “Music Training Leads to the Development of Timbre-Specific Gamma Band Activity”. Neuroimage 41, no. 1 (2008): 113–122; A. Shahin et al. “Enhancement of Neuroplastic P2 and N1c Auditory Evoked Potentials in Musicians”. Journal of Neuroscience 23, no. 13 (1998): 5545–5552.

143

S. Koelsch et al. “Superior Pre-Attentive Auditory Processing in Musicians”. Neuroreport 10, no. 6 (1999): 1309–1313; E. Brattico et al. “Neural Discrimination of Nonprototypical Chords in Music Experts and Laymen: An MEG Study”. Journal of Cognitive Neuroscience 21, no. 11 (2009): 2230–2244.

144

P. Virtala et al. “Distortion and Western Music Chord Processing: An ERP Study of Musicians and Nonmusicians”. Music Perception 35, no. 3 (2018): 315–331.

145

A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience Strengthens the Neural Representation of Sounds Important for Communication in Middle-Aged Adults”. Frontiers in Aging Neuroscience 4, no. 30 (2012): 1–12; N. Kraus, B. Chandrasekaran. “Music Training for the Development of Auditory Skills”. Nature Reviews Neuroscience 11 (2010): 599–605; N. Kraus, T. White-Schwoch. “Neurobiology of Everyday Communication: What Have We Learned from Music?” Neuroscientist 23, no. 3 (2017): 287–298.

146

N. Kraus, T. White-Schwoch. “Unraveling the Biology of Auditory Learning: A Cognitive-Sensorimotor-Reward Framework”. Trends in Cognitive Sciences 19 (2015): 642–654.

147

M. Tervaniemi et al. “Auditory Profiles of Classical, Jazz, and Rock Musicians: Genre-Specific Sensitivity to Musical Sound Features”. Frontiers in Psychology 6 (2015): 1900.

148

M. Tervaniemi et al. “Superior Formation of Cortical Memory Traces for Melodic Patterns in Musicians”. Learning and Memory 8, no. 5 (2001): 295–300.

149

E. Brattico et ali. “Neural Discrimination of Nonprototypical Chords in Music Experts and Laymen: An MEG Study”. Journal of Cognitive Neuroscience 21, no. 11 (2009): 2230–2244; S. Leino et al. “Representation of Harmony Rules in the Human Brain: Further Evidence from Event-Related Potentials”. Brain Research 1142 (2007): 169–177; P. Virtala et al. “Musicianship Facilitates the Processing of Western Music Chords – an ERP and Behavioral Study”. Neuropsychologia 61 (2014): 247–258; W. De Baene et al. “Roughness Perception in Sounds: Behavioral and ERP Evidence”. Biological Psychology 67, no. 3 (2004): 319–330; M. Tervaniemi et al. “Pitch Discrimination Accuracy in Musicians vs Nonmusicians: An Event-Related Potential and Behavioral Study”. Experimental Brain Research 161, no. 1 (2005): 1–10; M. Tervaniemi et al. “Event-Related Potentials to Expectancy Violation in Musical Context”. Musicae Scientiae 7, no. 2 (2003): 241–261; A. Caclin et al. “Electrophysiological Correlates of Musical Timbre Perception”. Journal of the Acoustical Society of America 112, no. 5 (2002): 2240; M. Tervaniemi et al. “Sound Processing in Amateur Musicians and Nonmusicians: Event-Related Potential and Behavioral Indices”. Neuroreport 17, no. 11 (2006): 1225–1258.

150

A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience Strengthens the Neural Representation of Sounds Important for Communication in Middle-Aged Adults”. Frontiers in Aging Neuroscience 4, no. 30 (2012): 1–12; N. Kraus, B. Chandrasekaran. “Music Training for the Development of Auditory Skills”. Nature Reviews Neuroscience 11 (2010): 599–605; N. Kraus, T. White-Schwoch. “Neurobiology of Everyday Communication: What Have We Learned from Music?” Neuroscientist 23, no. 3 (2017): 287–298; D. L. Strait et al. “Musical Training During Early Childhood Enhances the Neural Encoding of Speech in Noise”. Brain and Language 123, no. 3 (2012): 191–201; D. L. Strait et al. “Biological Impact of Preschool Music Classes on Processing Speech in Noise”. Developmental Cognitive Neuroscience 6 (2013): 51–60; A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience Limits the Degradative Effects of Background Noise on the Neural Processing of Sound”. Journal of Neuroscience 29, no. 45 (2009): 14100–14107.

151

C. Pantev et al. “Timbre-Specific Enhancement of Auditory Cortical Representations in Musicians”. Neuroreport 12, no. 1 (2001): 169–174.

152

E. H. Margulis et al. “Selective Neurophysiologic Responses to Music in Instrumentalists with Different Listening Biographies”. Human Brain Mapping 30, no. 1 (2009): 267–275.

153

D. L. Strait et al. “Specialization among the Specialized: Auditory Brainstem Function Is Tuned in to Timbre”. Cortex 48 (2012): 360–362.

154

T. F. MÜnte et al. “Superior Auditory Spatial Tuning in Conductors”. Nature 409, no. 6820 (2001): 580.

155

N. Matthews et al. eNeuro 5, no. 6 (2018).

156

G. Musacchia et al. “Musicians Have Enhanced Subcortical Auditory and Audiovisual Processing of Speech and Music”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, no. 40 (2007): 15894–15898.

157

J. L. Chen et al. “Listening to Musical Rhythms Recruits Motor Regions of the Brain”. Cerebral Cortex 18, no. 12 (2008): 2844–2854; A. Lahav et al. “Action Representation of Sound: Audiomotor Recognition Network while Listening to Newly Acquired Actions”. Journal of Neuroscience 27, no. 2 (2007): 308–314.

158

F. J. Langheim et al. “Cortical Systems Associated with Covert Music Rehearsal”. Neuroimage 16, no. 4 (2002): 901–908; A. R. Halpern, R. J. Zatorre. “When That Tune Runs through Your Head: A PET Investigation of Auditory Imagery for Familiar Melodies”. Cerebral Cortex 9, no. 7 (1999): 697–704.

159

K. Amunts et al. “Asymmetry in the Human Motor Cortex and Handedness”. Neuroimage 4, no. 3 part 1 (1996): 216–222; L. E. White et al. “Cerebral Asymmetry and Handedness”. Nature 368, no. 6468 (1994): 197–198.

160

C. Gaser, G. Schlaug. “Gray Matter Differences between Musicians and Non-musicians”. Annals of the New York Academy of Sciences 999 (2003): 514–517.

161

T. Elbert et al. “Increased Cortical Representation of the Fingers of the Left Hand in String Players”. Science 270, no. 5234 (1995): 305–307.

162

H. Corrigall, E. G. Schellenberg. “Music: The Language of Emotion”. In Handbook of Psychology of Emotions. Ed. C. Mohiyeddini, M. Eyesenck, and S. Bauer. Hauppauge, NY: Nova Science Publishers, 2013, 299–326.

163

M. Iwanaga, Y. Moroki. “Subjective and Physiological Responses to Music Stimuli Controlled over Activity and Preference”. Journal of Music Therapy 36, no. 1 (1999): 26–38; L.-O. Lundqvist et al. “Emotional Responses to Music: Experience, Expression, and Physiology”. Psychology of Music 37, no. 1 (2009): 61–90; R. A. McFarland. “Relationship of Skin Temperature Changes to the Emotions Accompanying Music”. Biofeedback and Self-Regulation 10 (1985): 255–267; C. L. Krumhansl. “An Exploratory Study of Musical Emotions and Psychophysiology”. Canadian Journal of Experimental Psychology 51, no. 4 (1997): 336–353.

164

H. Corrigall, E. G. Schellenberg. “Music: The Language of Emotion”. In Handbooof Psychology of Emotions. Ed. C. Mohiyeddini, M. Eyesenck, and S. Bauer. Hauppauge, NY: Nova Science Publishers, 2013. Pp. 299–326.

165

A. J. Blood, R. J. Zatorre. “Intensely Pleasurable Responses to Music Correlate with Activity in Brain Regions Implicated in Reward and Emotion”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98, no. 20 (2001): 11818–11823.

166

V. N. Salimpoor et al. “Anatomically Distinct Dopamine Release During Anticipation and Experience of Peak Emotion to Music”. Nature Neuroscience 14, no. 2 (2011): 257–256.

167

V. N. Salimpoor et al. “Interactions between the Nucleus Accumbens and Auditory Cortices Predict Music Reward Value”. Science 340, no. 6129 (2013): 216–219.

168

E. Mas-Herrero et al. “Dissociation between Musical and Monetary Reward Responses in Specific Musical Anhedonia”. Current Biology 24, no. 6 (2014): 699–704.

169

N. Martinez-Molina et al. “Neural correlates of specific musical anhedonia”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113, no. 46 (2016): E7337–345.

170

D. Strait et al. Musical Experience and Neural Efficiency: Effects of Training on Subcortical Processing of Vocal Expressions of Emotion, European Journal of Neuroscience 29 (2009): 661–668.

171

A. S. Chan et al. Music Training Improves Verbal Memory, Nature 396, no. 6707 (1998): 128; Y. C. Ho et al. Music Training Improves Verbal but Not Visual Memory: Cross-Sectional and Longitudinal Explorations in Children, Neuropsychology 17, no. 3 (2003): 439–450; L. S. Jakobson et al. Memory for Verbal and Visual Material in Highly Trained Musicians, Music Perception 26, no. 1 (2008): 41–55; A. T. Tierney et al. Effects of Early Musical Experience on Auditory Sequence Memory, Empirical Musicology Revirew 3, no. 4 (2008): 178–186; S. Brandler, T. H. Rammsayer. Differences in Mental Abilities between Musicians and Non-Musicians, Psychology of Music 31, no. 2 (2003): 123–138; M. S. Franklin et al. The Effects of Musical Training on Verbal Memory, Psychology of Music 36, no. 3 (2008): 353–365.

172

D. L. Strait et al. Biological Impact of Preschool Music Classes on Processing Speech in Noise, Developmental Cognitive Neuroscience 6 (2013): 51–60; A. Parbery-Clark et al. Musical Experience Limits the Degradative Effects of Background Noise on the Neural Processing of Sound, Journal of Neuroscience 29, no. 45 (2009): 14100–14107; A. Parbery-Clark et al. Musical Experience and the Aging Auditory System: Implications for Cognitive Abilities and Hearing Speech in Noise, PLoS One 6, no. 5 (2011): E18082l; K. J. Pallesen et al. Cognitive Control in Auditory Working Memory Is Enhanced in Musicians, PLoS One 5, no. 6 (2010): E11120; D. Strait et al. Musicians’ Enhanced Neural Differentiation of Speech Sounds Arises Early in Life: Developmental Evidence from Ages Three to Thirty, Cerebral Cortex 24, no. 9 (2014): 2512–2521; E. M. George, D. Coch. Music Training and Working Memory: An ERP Study, Neuropsychologia 49, no. 5 (2011): 1083–1094; S. B. Nutley et al. Music Practice Is Associated with Development of Working Memory During Childhood and Adolescence, Frontiers in Human Neuroscience (2014); G. M. Bidelman et al. Tone Language Speakers and Musicians Share Enhanced Perceptual and Cognitive Abilities for Musical Pitch: Evidence for Bidirectionality between the Domains of Language and Music, PLoS One 8, no. 4 (2013): E60676.

173

A. T. Tierney et al. Effects of Early Musical Experience on Auditory Sequence Memory, Empirical Musicology Review 3, no. 4 (2007): 178–186; Y. Lee et al. Effects of Skill Training on Working Memory Capacity, Learning and Instruction 17, no. 3 (2007): 336–344.

174

J. Zuk, et al. Behavioral and Neural Correlates of Executive Functioning in Musicians and Non-Musicians, PLoS One 9, no. 6 (2014): E99868; L. Moradzadeh et al. Musical Training, Bilingualism, and Executive Function: A Closer Look at Task Switching and Dual-Task Performance, Cognitive Sciences 39, no. 5 (2015): 992–1020; A. C. Jaschke et al. Longitudinal Analysis of Music Education on Executive Functions in Primary School Children, Frontiers in Neuroscience (2018): 12; E. Bialystok, A. M. Depape. Musical Expertise, Bilingualism, and Executive Functioning, Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance 35, no. 2 (2009): 565–574; D. Strait et al. Musical Experience Shapes Top-Down Auditory Mechanisms: Evidence from Masking and Auditory Attention Performance, Hearing Research 261 (2010): 22–29; K. K. Clayton et al. Executive Function, Visual Attention and the Cocktail Party Problem in Musicians and Non-Musicians, PLoS One 11, no. 7 (2016): E0157638; A. J. Oxenham et al. Informational Masking and Musical Training, Journal of the Acoustical Society of America 114, no. 3 (2003): 1543–1549.

175

K. J. Pallesen et al. Cognitive Control in Auditory Working Memory Is Enhanced in Musicians, PLoS One 5, no. 6 (2010): e11120; J. Zuk et al. Behavioral and Neural Correlates of Executive Functioning in Musicians and Non-Musicians, PLoS One 9, no. 6 (2014): e99868; K. Schulze et al. Neural Correlates of Strategy Use During Auditory Working Memory in Musicians and Non-Musicians, European Journal of Neuroscience 33, no. 1 (2011): 189–196; K. Schulze et al. Neuroarchitecture of Verbal and Tonal Working Memory in Nonmusicians and Musicians, Human Brain Mapping 32, no. 5 (2011): 771–783.

176

D. L. Strait et al. Specialization Among the Specialized: Auditory Brainstem Function Is Tuned in to Timbre, Cortex 48 (2012): 360–362; N. Kraus et al. Cognitive Factors Shape Brain Networks for Auditory Skills: Spotlight on Auditory Working Memory, Annals of the New York Academy of Sciences 1252 (2012): 100–107; D. L. Strait et al. Subcortical Processing of Speech Regularities Underlies Reading and Music Aptitude in Children, Behavioral and Brain Functions 7, no. 1 (2011): 44; D. L. Strait et al. Musicians’ Enhanced Neural Differentiation of Speech Sounds Arises Early in Life: Developmental Evidence from Ages 3 to 30, Cerebral Cortex (2013): https: doi.org/10.1093/cercor/bht103.

177

C. J. Limband, A. R. Braun. Neural Substrates of Spontaneous Musical Performance: An FMRI Study of Jazz Improvisation, Plos One 3, no. 2 (2008): e1679.

178

Херби Хэнкок (род. 1940) – американский джазовый композитор и музыкант. – Прим. перев.

179

J. Collier. Musician Explains One Concept in 5 Levels of Difficulty, Wired, YouTube video, January 8, 2018, https://www.youtube.com/watch?v=eRkgK4jfi6M.

180

T. Gioia. Healing Songs (Durham, NC: Duke University Press, 2006).

181

S. Bodeck et al. Tic-Reducing Effects of Music in Patients with Tourette’s Syndrome: Self-Reported and Objective Analysis, Journal of the Neurological Sciences 352, no. 1–2 (2015): 41–47.

182

O. Sacks. Musicophilia: Tales of Music and the Brain (New York: Alfred A. Knopf, 2007).

183

T. Gioia. Healing Songs (Durham, NC: Duke University Press, 2006).

184

C. M. Tomaino. Clinical Applications of Music Therapy in Neurologic Rehabilitation, in Music That Works, ed. R. B. Haas and V. Brandes (Austria: Springer-Verlag, 2009), 211–220.

185

S. Hegde. Music-Based Cognitive Remediation Therapy for Patients with Traumatic Brain Injury, Frontiers in Neurology 5 (2014): 34; M. H. Thaut et al. Neurologic Music Therapy Improves Executive Function and Emotional Adjustment in Traumatic Brain Injury Rehabilitation, Annals of the New York Academy of Sciences 1169 (2009): 406–416.

186

K. Bergmann. The Sound of Trauma: Music Therapy in a Post-War Environment, Australian Journal of Music Therapy 13 (2012): 3–16; M. Bensimon et al. Drumming Through Trauma: Music Therapy with Post-Traumatic Soldiers, Arts in Psychotherapy 35, no. 1 (2008): 34–48; S. Garrido et al. Music and Trauma: The Relationship between Music, Personality, and Coping Style, Frontiers in Psychology 6 (2015): 977; J. Loewy, K. Stewart. Music Therapy to Help Traumatized Children and Caretakers, in Mass Trauma and Violence, ed. N. B. Webb, 191–215 (New York: Guilford Press, 2004); J. V. Loewy, A. F. Hara. Caring for the Caregiver: The Use of Music Therapy in Grief and Trauma (The American Music Therapy Association, 2002); J. Orth et al. Sounds of Trauma: An Introduction to Methodology in Music Therapy with Traumatized Refugees in Clinical and Outpatient Settings, in Broken Spirits: The Treatment of Traumatized Asylum Seekers, Refugees, War, and Torture Victims, ed. J. Willson and B. Drožđek, 443–480 (New York: Brunner-Routledge, 2004).

187

S. L. Robb et al. Randomized Clinical Trial of Therapeutic Music Video Intervention for Resilience Outcomes in Adolescents/Young Adults Undergoing Hematopoietic Stem Cell Transplant, Cancer 120, no. 6 (2014): 909–917.

188

C. M. Tomaino. Meeting the Complex Needs of Individuals with Dementia through Music Therapy, Music and Medicine 5, no. 4 (2013): 234–241.

189

M. W. Hardy, A. B. Lagasse. Rhythm, Movement, and Autism: Using Rhythmic Rehabilitation Research As a Model for Autism, Frontiers in Integrative Neuroscience 7 (2013): 19; A. B. LaGasse. Effects of a Music Therapy Group Intervention on Enhancing Social Skills in Children with Autism, Journal of Music Therapy 51, no. 3 (2014): 250–275; A. B. LaGasse. Social Outcomes in Children with Autism Spectrum Disorder: A Review of Music Therapy Outcomes, Patient Related Outcome Measures 8 (2017): 23–32.

190

W. Groß et al. Effects of Music Therapy in the Treatment of Children with Delayed Speech Development – Results of a Pilot Study, BMC Complementary and Alternative Medicine 10 (2010): 39; M. Ritter et al. Reading Intervention Using Interactive Metronome in Children with Language and Reading Impairment: A Preliminary Investigation, Communication Disorders Quarterly 34, no. 2 (2012): 106–119; G. E. Taub et al. Improvements in Interval Time Tracking and Effects on Reading Achievement, Psychology in the Schools 44, no. 8 (2007): 849–863.

191

C. Nombela et al. “Into the Groove: Can Rhythm Influence Parkinson’s Disease?” Neuroscience & Biobehavorial Reviews 37, no. 10, pt. 2 (2013): 2564–2570; M. J. de Dreu et al. “Rehabilitation, Exercise Therapy and Music in Patients with Parkinson’s Disease: A Meta-Analysis of the Effects of Music-Based Movement Therapy on Walking Ability, Balance and Quality of Life”. Parkinsonism & Related Disorders 18 Suppl 1 (2012): S114–119; J. M. Hausdorff et al. “Rhythmic Auditory Stimulation Modulates Gait Variability in Parkinson’s Disease”. European Journal of Neuroscience 26, no. 8 (2007): 2369–2375; R. S. Calabro et al. “Walking to Your Right Music: A Randomized Controlled Trial on the Novel Use of Treadmill Plus Music in Parkinson’s Disease”. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation 16, no. 1 (2019): 68.

192

A. Raglio et al. “Improvement of Spontaneous Language in Stroke Patients with Chronic Aphasia Treated with Music Therapy: A Randomized Controlled Trial”. Internal Journal of Neuroscience 126, no. 3 (2016): 235–242; M. H. Thaut, G. C. McIntosh. “Neurologic Music Therapy in Stroke Rehabilitation”. Current Physical Medicine and Rehabilitation Reports 2, no. 2 (2014): 106–113; J. P. Brady. “Metronome-Conditioned Speech Retraining for Stuttering”. Behavior Therapy 2, no. 2 (1971): 129–150.

193

C. M. Tomaino. “Recovery of Fluent Speech through a Musician’s Use of Prelearned Song Repertoire: A Case Study”. Music and Medicine 2, no. (2010): 85–88; C. M. Tomaino. “Effective Music Therapy Techniques in the Treatment of Nonfluent Aphasia”. Annals of the New York Academy of Sciences 1252, no. 1 (2012): 312–317; E. L. Stegemoller et al. “Experiences of Persons with Parkinson’s Disease Engaged in Group Therapeutic Singing”, Journal of Music Therapy 54, no. 4 (2018): 405–431.

194

A. Good et al. “Benefits of Music Training for Perception of Emotional Speech Prosody in Deaf Children with Cochlear Implants”. Ear and Hearing 38, no. 4 (2017): 455–464; C. Y. Lo et al. “Music Training for Children With Sensorineural Hearing Loss Improves Speech-in-Noise Perception”. Journal of Speech, Language, and Hearing Research 63, no. 6 (2020): 1990–2015. Глава 6. Ритм: снаружи и внутри головы

195

Битбокс – музыкальный жанр, основанный на создании композиций только с помощью рта, губ, языка и голоса. – Прим. перев.

196

Периодические цикады – род цикад, имеющих 13- или 17-летний жизненный цикл. – Прим. перев.

197

N. L. Wallin et al. The Origins of Music. Cambridge, MA: MIT Press, 2000.

198

A. B. Lord. The Singer of Tales Cambridge, MA: Harvard University Press, 1960.

199

T. Gioia. Work Songs. Durham, NC: Duke University Press, 2006.

200

H. Pham. “West Africa Ghana, Post Office”. YouTube, June 22, 2011, https:// www.youtube.com/watch?v=c3fctmixsKE.

201

M. Aminian. The Woven Sounds (documentary film). 2019.

202

S. Brown, J. Jordania. “Universals in the World’s Musics”. Psychology of Music 41, no. 2 (2011): 229–248.

203

S. Dehaene. Consciousness and the Brain: Deciphering How the Brain Codes Our Thoughts. New York: Viking, 2014.

204

S. A. Kotz et al. “The Evolution of Rhythm Processing”. Trends in Cognitive Science 22, no. 10 (2018): 896–910.

205

Эти мозговые ритмы обозначают греческими буквами. Точные границы частот не определены, но в целом самые медленные ритмы – это дельта (1–4 Гц) и тета (4–8 Гц), самый быстрый – гамма (30–70 Гц), а альфа и бета находятся где-то посредине. Эти диапазоны соответствуют переходу от медленного ритма предложений к быстрому ритму фонем.

206

A. Tierney, N. Kraus. “Neural Entrainment to the Rhythmic Structure of Music”. Journal of Cognitive Neuroscience 27, no. 2 (2015): 400–408.

207

I. J. Moon et al. “Meter Enhances the Subcortical Processing of Speech Sounds at a Strong Beat”. Scientific Reports 10, no. 1 (2020): 15973.

208

Это короткая завершающая музыкальная фраза из семи нот, за которыми следуют две финальные ноты: пам-пам! Ее используют в конце представления (или его части) для создания эффекта комедийности. В русском языке не используется какой-либо стишок для обозначения этой фразы, поэтому мы приводим английский вариант. По-русски обычно просто говорят: “Пам-парара-рам пам-пам!” – Прим. науч. ред.

209

W. Fries, A. A. Swihart. “Disturbance of Rhythm Sense Following Right Hemisphere Damage”. Neuropsychologia 28, no. 12 (1990): 1317–1323; M. Di Pietro et al. “Receptive Amusia: Temporal Auditory Processing Deficit in a Professional Musician Following a Left Temporo-Parietal Lesion”. Neuropsychologia 42, no. 7 (2004): 868–877; I. Peretz. “Processing of Local and Global Musical Information by Unilateral Brain-Damaged Patients”. Brain 113, no. 4 (1990): 1185–1205; C. LiÉgeois-Chauvel et al. “Contribution of Different Cortical Areas in the Temporal Lobes to Music Processing”. Brain 121, no. 10) (1998): 1853–1867.

210

A. Tierney, N. Kraus. “Evidence for Multiple Rhythmic Skills”. PLoS One 10, no. 9 (2015): e0136645; S. Bonacina et al. “How Rhythmic Skills Relate and Develop in School-Age Children”. Global Pediatric Health 6 (2019): 2333794X19852045.

211

A. Tierney et al. “Individual Differences in Rhythm Skills: Links with Neural Consistency and Linguistic Ability”. Journal of Cognitive Neuroscience 29, no. 5 (2017): 855–868; J. M. Thomson, U. Goswami. “Rhythmic Processing in Children with Developmental Dyslexia: Auditory and Motor Rhythms Link to Reading and Spelling”. Journal of Physiology 102, no. 1–3 (2008): 120–129; S. Bonacina et al. “Clapping in Time Parallels Literacy and Calls Upon Overlapping Neural Mechanisms in Early Readers”. Annals of the New York Academy of Sciences 1423 (2018): 338–348.

212

J. Slater et al. “Speech-in-Noise Perception Is Linked to Rhythm Production Skills in Adult Percussionists and Non-Musicians”. Language, Cognition and Neuroscience 33, no. 6 (2018): 710–717.

213

A. Tierney, N. Kraus. “Getting Back on the Beat: Links between Auditory-Motor Integration and Precise Auditory Processing at Fast Time Scales”. European Journal of Neuroscience 43, no. 6 (2016): 782–791.

214

A. A. Benasich et al. “Early Cognitive and Language Skills Are Linked to Resting Frontal Gamma Power across the First 3 Years”. Behavioural Brain Research 195, no. 2 (2008): 215–222.

215

J. M. Thomson, U. Goswami. “Rhythmic Processing in Children with Developmental Dyslexia: Auditory and Motor Rhythms Link to Reading and Spelling”. Journal of Physiology 102, no. 1–3 (2008): 120–129; P. Wolff. “Timing Precision and Rhythm in Developmental Dyslexia”. Reading and Writing 15 (2002): 179–206; J. Thomson et al. “Auditory and Motor Rhythm Awareness in Adults with Dyslexia”. Journal of Research in Reading 29 (2006): 334–348; K. H. Corriveau, U. Goswami. “Rhythmic Motor Entrainment in Children with Speech and Language Impairments: Tapping to the Beat”. Cortex 45, no. 1 (2009): 119–130; A. T. Tierney, N. Kraus. “The Ability to Tap to a Beat Relates to Cognitive, Linguistic, and Perceptual Skills”. Brain and Language 124, no. 3 (2013): 225–231; C. S. Moritz et al. “Links between Early Rhythm Skills, Musical Training, and Phonological Awareness”. Reading and Writing 26 (2013): 739–769.

216

P. Wolff. “Timing Precision and Rhythm in Developmental Dyslexia”. Reading and Writing 15 (2002): 179–206.

217

A. T. Tierney, N. Kraus. “The Ability to Tap to a Beat Relates to Cognitive, Linguistic, and Perceptual Skills”. Brain and Language 124, no. 3 (2013): 225–231.

218

K. Woodruff Carr et al. “Beat Synchronization Predicts Neural Speech Encoding and Reading Readiness in Preschoolers”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111, no. 40 (2014): 14559–14564; S. Bonacina et al. “Distinct Rhythmic Abilities Align with Phonological Awareness and Rapid Naming in School-age Children”. Cognitive Processing 21 (2020): 575–581; S. Bonacina et al. “Clapping in Time Parallels Literacy and Calls upon Overlapping Neural Mechanisms in Early Readers”. Annals of the New York Academy of Sciences 1423 (2018): 338–348.

219

Табла – вид барабана. – Прим. перев.

220

K. J. Kohler. “Rhythm in Speech and Language: A New Research Paradigm”. Phonetica 66, no. 1–2 (2009): 29–45.

221

J. Slater et al. “Speech-in-Noise Perception Is Linked to Rhythm Production Skills in Adult Percussionists and Non-Musicians”. Language, Cognition and Neuroscience 33, no. 6 (2018): 710–717.

222

N. Kraus, T. White-Schwoch. “Neurobiology of Everyday Communication: What Have We Learned from Music?” Neuroscientist 23, no. 3 (2017): 287–298; A. Parbery-Clark et al. “Musician Enhancement for Speech-in-Noise”. Ear and Hearing 30, no. 6 (2009): 653–661; A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience and the Aging Auditory System: Implications for Cognitive Abilities and Hearing Speech in Noise”. PLoS One 6, no. 5 (2011): e18082; A. Parbery-Clark, et al. “Musicians Have Fine-Tuned Neural Distinction of Speech Syllables”. Neuroscience 219 (2012): 111–119; B. R. Zendel, C. Alain. “Musicians Experience Less Age-Related Decline in Central Auditory Processing”. Psychology and Aging 27, no. 2 (2012): 410–417; D. L. Strait et al. “Musical Training During Early Childhood Enhances the Neural Encoding of Speech in Noise”. Brain and Language 123, no. 3 (2012): 191–201; J. Swaminathan et al. “Musical Training, Individual Differences and the Cocktail Party Problem”. Scientific Reports 5 (2015): 11628; B. R. Zendel et al. “The Impact of Musicianship on the Cortical Mechanisms Related to Separating Speech from Background Noise”. Journal of Cognitive Neuroscience 27, no. 5 (2015): 1044–1059.

223

A. D. Patel et al. “Experimental Evidence for Synchronization to a Musical Beat in a Nonhuman Animal”. Current Biology 19, no. 10 (2009): 827–830.

224

S. M. Wilson et al. “Listening to Speech Activates Motor Areas Involved in Speech Production”. Nature Neuroscience 7, no. 7 (2004): 701–702; S. C. Herholz et al. “Dissociation of Neural Networks for Predisposition and for Training-Related Plasticity in Auditory-Motor Learning”. Cerebral Cortex 26, no. 7 (2016): 3125–3134.

225

M. Bangert et al. “Shared Networks for Auditory and Motor Processing in Professional Pianists: Evidence from fMRI Conjunction”. NeuroImage 30, no. 3 (2006): 917–926.

226

M. Larsson et al. “Effects of Sounds of Locomotion on Speech Perception”. Noise and Health 17, no. 77 (2015): 227–232.

227

I. Winkler et al. “Newborn Infants Detect the Beat in Music”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106, no. 7 (2009): 2468–2471.

228

J. Phillips-Silver, L. J. Trainor. “Feeling the Beat: Movement Influences Infant Rhythm Perception”. Science 308, no. 5727 (2005): 1430.

229

M. J. Hove, J. L. Risen. It’s All in the Timing: Interpersonal Synchrony Increases Affiliation, Social Cognition 27, no. 6 (2009): 949–961.

230

S. Kirschner, M. Tomasello. “Joint Drumming: Social Context Facilitates Synchronization in Preschool Children”. Journal of Experimental Child Psychology 102, no. 3 (2009): 299–314.

231

L. K. Cirelli et al. “Interpersonal Synchrony Increases Prosocial Behavior in Infants”. Developmental Science 17, no. 6 (2014): 1003–1011.

232

Y. Hou et al. “The Averaged Inter-Brain Coherence between the Audience and a Violinist Predicts the Popularity of Violin Performance”. NeuroImage 211 (2020): 116655.

233

Musicians Without Borders. www.musicianswithoutborders.org.

234

T. Gioia. Healing Songs. Durham, NC: Duke University Press, 2006.

235

G. Reynolds. “Phys Ed: Does Music Make You Exercise Harder?” New York Times, August 25, 2010.

236

H. A. Lim. “Effect of ‘Developmental Speech and Language Training through Music’ on Speech Production in Children with Autism Spectrum Disorders”. Journal of Music Therapy 47, no. 1 (2010): 2–26.

237

L. A. Nelson et al. “Effects of Interactive Metronome Therapy on Cognitive Functioning After Blast-Related Brain Injury: A Randomized Controlled Pilot Trial”. Neuropsychology 27, no. 6 (2013): 666–679; S. Hegde. “Music-Based Cognitive Remediation Therapy for Patients with Traumatic Brain Injury”. Frontiers in Neurology 5 (2014): 34; M. H. Thaut et al. “Neurologic Music Therapy Improves Executive Function and Emotional Adjustment in Traumatic Brain Injury Rehabilitation”. Annals of the New York Academy of Sciences 1169 (2009): 406–416.

238

C. Nombela et al. “Into the Groove: Can Rhythm Influence Parkinson’s Disease?” Neuroscience and Biobehavioral Reviews 37, no. 10 Pt. 2 (2013): 2564–2570; M. J. de Dreu et al. “Rehabilitation, Exercise Therapy and Music in Patients with Parkinson’s Disease: A Meta-Analysis of the Effects of Music-Based Movement Therapy on Walking Ability, Balance and Quality of Life”. Parkinsonism & Related Disorders 18, Suppl. 1 (2012): S114–119; J. M. Hausdorff et al. “Rhythmic Auditory Stimulation Modulates Gait Variability in Parkinson’s Disease”. European Journal of Neuroscience 26, no. 8 (2007): 2369–2375.

239

C. M. Tomaino. “Recovery of Fluent Speech Through a Musician’s Use of Prelearned Song Repertoire: A Case Study”. Music and Medicine 2, no. 2 (2010): 85–88; C. M. Tomaino. “Effective Music Therapy Techniques in the Treatment of Nonfluent Aphasia”. Annals of the New York Academy of Sciences 1252, no. 1 (2012): 312–317; E. L. Stegemoller et al. “Experiences of Persons with Parkinson’s Disease Engaged in Group Therapeutic Singing”. Journal of Music Therapy 54, no. 4 (2018): 405–431; A. Raglio et al. “Improvement of Spontaneous Language in Stroke Patients with Chronic Aphasia Treated with Music Therapy: A Randomized Controlled Trial”. International Journal of Neuroscience 126, no. 3 (2016): 235–242; M. H. Thaut, G. C. McIntosh. “Neurologic Music Therapy in Stroke Rehabilitation”. Current Physical Medicine and Rehabilitation Reports 2, no. 2 (2014): 106–113; C. M. Tomaino. “Clinical Applications of Music Therapy in Neurologic Rehabilitation, in Music That Works”. R. B. Haas, pp. 211–220. Austria: Springer-Verlag, 2009; J. P. Brady. “Metronome-Conditioned Speech Retraining for Stuttering”. Behavior Therapy 2, no. 2 (1971): 129–150.

240

M. W. Hardy, A. B. Lagasse. “Rhythm, Movement, and Autism: Using Rhythmic Rehabilitation Research as a Model for Autism”. Frontiers in Integrative Neuroscience 7 (2013): 19; A. B. Lagasse. “Effects of a Music Therapy Group Intervention on Enhancing Social Skills in Children with Autism”. Journal of Music Therapy 51, no. 3 (2014): 250–275; A. B. Lagasse. “Social Outcomes in Children with Autism Spectrum Disorder: A Review of Music Therapy Outcomes”. Patient Related Outcome Measures 8 (2017): 23–32.

241

L. K. Cirelli et al. “Interpersonal Synchrony Increases Prosocial Behavior in Infants”. Developmental Science 17, no. 6 (2014): 1003–1011.

242

S. Bonacina et al. “Clapping in Time Parallels Literacy and Calls Upon Overlapping Neural Mechanisms in Early Readers”. Annals of the New York Academy of Sciences 1423 (2018): 338–348; M. Ritter et al. “Reading Intervention Using Interactive Metronome in Children with Language and Reading Impairment: A Preliminary Investigation”. Communication Disorders Quarterly 34, no. 2 (2012): 106–119; G. E. Taub et al. “Improvements in Interval Time Tracking and Effects on Reading Achievement”. Psychology in the Schools 44, no. 8 (2007): 849–963.

243

F. S. Barrett et al. “Qualitative and Quantitative Features of Music Reported to Support Peak Mystical Experiences During Psychedelic Therapy Sessions”. Frontiers in Psychology 8 (2017): 1238.

244

T. Gioia. Healing Songs. Durham, NC: Duke University Press, 2006.

245

W. R Thompson et al. “Vibration Therapy: Clinical Applications in Bone”. Current Opinion in Endocrinology, Diabetes, and Obesity 21, no. 6 (2014): 447–453.

246

E. Muggenthaler. “The Felid Purr: A Healing Mechanism?” Journal of the Acoustical Society of America 110 (2001): 2666. Глава 7. Звук – основа речи

247

В фонетических языках для обозначения звуков используются буквы. Самая первая известная система письма, связывавшая символы со звуками, это финикийский алфавит, возникший в XI веке до н. э.

248

Если честно, насколько мне известно, состязания по орфографии – исключительно американская затея. Их фактически не существует в Англии и других англоговорящих странах.

249

Одна из теорий, объясняющих Великое передвижение гласных, заключается в том, что среди бриттов в Средние века были широко распространены антифранцузские настроения и это был способ сделать так, чтобы звуки английского языка еще сильнее отличались от звуков французского.

250

E. Paulesu et al. “A Cultural Effect on Brain Function”. Nature Neuroscience 3, no. 1 (2000): 91–96.

251

P. H. Seymour et al. “Foundation Literacy Acquisition in European Orthographies”. British Journal of Psychology 94, part 2 (2003): 143–174; N. C. Ellis et al. “The Effects of Orthographic Depth On Learning to Read Alphabetic, Syllabic, and Logographic Scripts”. Reading Research Quarterly 39, no. 4 (2004): 438–468.

252

J. C. Ziegler et al. “Developmental Dyslexia in Different Languages: Language-Specific or Universal?” Journal of Experimental Child Psychology 86, no. 3 (2003): 169–193; E. Paulesu et al. “Dyslexia: Cultural Diversity and Biological Unity”, Science 291, no. 5511 (2001): 2165–2167.

253

Дети, которые плохо учатся читать на любом языке, имеют много общего со своими англоязычными сверстниками. У них одинаковые проблемы со скоростью чтения и с произнесением слов. Существует также нечто общее в функционировании мозга у людей с дислексией, говорящих на разных языках.

254

M. Wolf, C. J. Stoodley. Proust and the Squid: The Story and Science of the Reading Brain. New York: HarperCollins, 2007.

255

Не было их и в IV веке до н. э., когда Платон со скептицизмом смотрел на записанные слова, опасаясь, что они заменят память. “Твое искусство поселит забвение в души учеников, которые перестанут упражнять память и начнут черпать воспоминания уже не внутри себя, но, доверившись записи, – извне, под влиянием чужеродных знаков” (Платон. “Федр”. Пер. А. Глухова).

256

J. Stein. “The Magnocellular Theory of Developmental Dyslexia”. Dyslexia 7, no. 1 (2001): 12–36; S. Singleton, S. Trotter. “Visual Stress in Adults with and without Dyslexia”. Journal of Research in Reading 28, no. 3 (2005): 365–378; J. Stein. “The Current Status of the Magnocellular Theory of Developmental Dyslexia”. Neuropsychologia 130 (2019): 66–77; S. M. Handler, W. M. Fierson. “Learning Disabilities, Dyslexia, and Vision”. Pediatrics 127, no. 3 (2011): e818–856; P. Harries et al. “Using Coloured Filters to Reduce the Symptoms of Visual Stress in Children with Reading Delay”. Scandinavian Journal of Occupational Therapy 22, no. 2 (2015): 153–160.

257

Никто не отрицает, что для чтения требуется зрение (или тактильные ощущения для чтения с помощью брайля). При дислексии проявляются нарушения таких аспектов зрения, как движение и ритм, а не восприятие цвета и пространственных форм. Напряжение или нарушения зрения встречаются у людей с дислексией чаще, чем в общей популяции. Но, несмотря на очевидную связь со зрением, обработка звука, по-видимому, играет наиболее важную роль в чтении.

258

A. A. Benasich, R. H. Fitch. Developmental Dyslexia: Early Precursors, Neurobehavioral Markers and Biological Substrates. Baltimore: Paul H. Brookes, 2012.

259

T. Teinonen et al. “Statistical Language Learning in Neonates Revealed by Event-Related Brain Potentials”. BMC Neuroscience 10 (2009): 21.

260

T. Teinonen et al. “Statistical Language Learning in Neonates Revealed by Event-Related Brain Potentials”. BMC Neuroscience 10 (2009): 21; J. R. Saffran et al. “Statistical Learning by 8-Month-Old Infants”. Science 274, no. 5294 (1996): 1926–1928.

261

E. Skoe, N. Kraus. “Hearing It Again and Again: On-Line Subcortical Plasticity in Humans”. PLoS One 5, no. 10 (2010): e13645.

262

B. Chandrasekaran et al. “Context-Dependent Encoding in the Human Auditory Brainstem”. Neuron 64 (2009): 311–319.

263

H. M. Sigurdardottir et al. “Problems with Visual Statistical Learning in Developmental Dyslexia”. Scientific Reports 7, no. 1 (2017): 606; J. L. Evans et al. “Statistical Learning in Children with Specific Language Impairment. Journal of Speech”. Language, and Hearing Research 52, no. 2 (2009): 321–335.

264

C. M. Conway et al. “Implicit Sequence Learning in Deaf Children with Cochlear Implants”. Developmental Science 14, no. 1 (2011): 69–82.

265

A. A. Scott-Van Zeeland et al. “No Neural Evidence of Statistical Learning During Exposure to Artificial Languages in Children with Autism Spectrum Disorders”. Biological Psychiatry 68, no. 4 (2010): 345–351.

266

K. McNealy et al. “Age and Experience Shape Developmental Changes in the Neural Basis of Language-Related Learning”. Developmental Science 14, no. 6 (2011): 1261–1282; J. Bartolotti et al. “Bilingualism and Inhibitory Control Influence Statistical Learning of Novel Word Forms”. Frontiers in Psychology 2 (2011): 324; A. Shook et al. “Musical Experience Influences Statistical Learning of a Novel Language”. American Journal of Psychology 126, no. 1 (2013): 95–104 Pp. Vasuki R. M. et al. “Statistical Learning and Auditory Processing in Children with Music Training: An ERP Study”. Clinical Neurophysiology 128, no. 7 (2017): 1270–1281; D. SchÖn, C. FranÇois. “Musical Expertise and Statistical Learning of Musical and Linguistic Structures”. Frontiers in Psychology 2 (2011): 167.

267

L. Kishon-Rabin et al. “Pitch Discrimination: Are Professional Musicians Better Than Non-Musicians?” Journal of Basic and Clinical Physiology and Pharmacology 12, no. 2 (2001): 125–143; M. F. Spiegel, C. S. Watson. “Performance on Frequency-Discrimination Tasks by Musicians and Non-musicians”. Journal of the Acoustical Society of America 76, no. 6 (1984): 1690–1695.

268

K. Banai, M. Ahissar. “Poor Frequency Discrimination Probes Dyslexics with Particularly Impaired Working Memory”. Audiology and Neurotology 9, no. 6 (2004): 328–340; L. F. Halliday, D. V. Bishop. “Is Poor Frequency Modulation Detection Linked to Literacy Problems? A Comparison of Specific Reading Disability and Mild to Moderate Sensorineural Hearing Loss”. Brain and Language 97, no. 2 (2006): 200–213; S. J. France et al. “Auditory Frequency Discrimination in Adult Developmental Dyslexics”. Perception and Psychophysics 64, no. 2 (2002): 169–179.

269

P. Helenius et al. “Auditory Stream Segregation in Dyslexic Adults”. Brain 122, part 5 (1999): 907–913.

270

J. B. Talcott et al. “Dynamic Sensory Sensitivity and Children’s Word Decoding Skills”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97, no. 6 (2000): 2952–2957.

271

T. Baldeweg et al. “Impaired Auditory Frequency Discrimination in Dyslexia Detected with Mismatch Evoked Potentials”. Annals of Neurology 45, no. 4 (1999): 495–503.

272

M. van Ingelghem et al. “Psychophysical Evidence for a General Temporal Processing Deficit in Children with Dyslexia”. Neuroreport 12, no. 16 (2001): 3603–3637; M. J. Hautus et al. “Age-Related Improvements in Auditory Temporal Resolution in Reading-Impaired Children”. Dyslexia 9, no. 1 (2003): 37–45; M. Sharma et al. “Electrophysiological and Behavioral Evidence of Auditory Processing Deficits in Children with Reading Disorder”. Clinical Neurophysiology 117, no. 5 (2006): 1130–1144.

273

S. Rosen, E. Manganari. “Is There a Relationship between Speech and Non-speech Auditory Processing in Children with Dyslexia?” Journal of Speech, Language, and Hearing Research 44, no. 4 (2001): 720–736.

274

P. Menell et al. “Psychophysical Sensitivity and Physiological Response to Amplitude Modulation in Adult Dyslexic Listeners”. Journal of Speech, Language, and Hearing Research 42, no. 4 (1999): 797–803.

275

B. Boets et al. “Preschool Impairments in Auditory Processing and Speech Perception Uniquely Predict Future Reading Problems”. Research in Developmental Disabililties 32, no. 2 (2011): 560–570; K. H. Corriveau et al. “Auditory Processing and Early Literacy Skills in a Preschool and Kindergarten Population”. Journal of Learning Disabilities 43, no. 4 (2010): 369–382.

276

A. A. Benasich, P. Tallal. “Infant Discrimination of Rapid Auditory Cues Predicts Later Language Impairment”. Behavioural Brain Research 136, no. 1 (2002): 31–49.

277

M. M. Merzenich et al. “Temporal Processing Deficits of Language-Learning Impaired Children Ameliorated by Training”. Science 271, no. 5245 (1996): 77–81; P. Tallal et al. “Language Comprehension in Language-Learning Impaired Children Improved with Acoustically Modified Speech”. Science 271, No. 5245 (1996): 81–84.

278

E. Temple et al. “Neural Deficits in Children with Dyslexia Ameliorated by Behavioral Remediation: Evidence from Functional MRI”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 100, no. 5 (2003): 2860–2855.

279

A. A. Benasich et al. “Plasticity in Developing Brain: Active Auditory Exposure Impacts Prelinguistic Acoustic Mapping”. Journal of Neuroscience 34, no. 40 (2014): 13349–13363.

280

P. Lieberman et al. “Phonetic Speech Perception Deficits in Dyslexia”. Journal of Speech and Hearing Research 28, no. 4 (1985): 480–486.

281

N. Kraus et al. “Auditory Neurophysiologic Responses and Discrimination Deficits in Children with Learning Problems”. Science 273, no. 5277 (1996): 971–973.

282

P. Lieberman et al. “Phonetic Speech Perception Deficits in Dyslexia”. Journal of Speech and Hearing Research 28, no. 4 (1985): 480–486.

283

N. Kraus et al. “Auditory Neurophysiologic Responses and Discrimination Deficits in Children with Learning Problems”. Science 273, no. 5277 (1996): 971–973.

284

C. King et al. “Deficits in Auditory Brainstem Encoding of Speech Sounds in Children with Learning Problems”. Neuroscience Letters 319, no. (2002): 111–115; J. Cunningham et al. “Neurobiologic Responses to Speech in Noise in Children with Learning Problems: Deficits and Strategies for Improvement”. Clinical Neurophysiology 112 (2001): 758–767.

285

B. Wible et al. “Correlation between Brainstem and Cortical Auditory Processes in Normal and Language-Impaired Children”. Brain 128 (2005): 417–423; B. Wible et al. “Atypical Brainstem Representation of Onset and Formant Structure of Speech Sounds in Children with Language-Based Learning Problems”. Biological Psychology 67 (2004): 299–317.

286

K. Banai et al. “Reading and Subcortical Auditory Function”. Cerebral Cortex 19, no. 11 (2009): 2699–2707.

287

E. Skoe et al. “Cross-Phaseogram: Objective Neural Index of Speech Sound Differentiation”. Journal of Neuroscience Methods 196, no. 2 (2011): 308–317; T. White-Schwoch, N. Kraus. “Physiologic Discrimination of Stop Consonants Relates to Phonological Skills in Pre-Readers: a Biomarker For Subsequent Reading Ability?” Frontiers in Human Neuroscience 7 (2013): 899.

288

G. A. Miller, P. E. Nicely. “An Analysis of Perceptual Confusions Among Some English Consonants”. Journal of the Acoustical Society of America 27, no. 2 (1955): 338–52; J. Meyer et al. “Speech Recognition in Natural Background Noise”. PLoS One 8, no. 11 (2013): e79279.

289

J. Hornickel, N. Kraus. “Unstable Representation of Sound: A Biological Marker of Dyslexia”. Journal of Neuroscience 33, no. 8 (2013): 3500–3504.

290

T. White-Schwoch et al. “Auditory Processing in Noise: A Preschool Biomarker For Literacy”. PLoS Biology 13, no. 7 (2015): e1002196.

291

Статистическую модель с учетом трех компонентов для обеспечения хорошей предсказательной силы предложил Тревис Уайт-Швох, ведущий аналитик лаборатории Brainvolts и первый автор в статье об этом открытии.

292

T. White-Schwoch et al. “Auditory Processing in Noise: A Preschool Biomarker for Literacy”. PLoS Biology 13, no. 7 (2015): e1002196.

293

J. Hornickel et al. “Assistive Listening Devices Drive Neuroplasticity in Children with Dyslexia”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109, no. 41 (2012): 16731–1636.

294

B. Hart, T. R. Risley. “Meaningful Differences in the Everyday Experience of Young American Children”. (Baltimore: P. H. Brookes, 1995).

295

J. Gilkerson et al. “Mapping the Early Language Environment Using All-Day Recordings and Automated Analysis”. American Journal of Speech-Language Pathology 26, no. 2 (2017): 248–265; D. E. Sperry et al. “Reexamining the Verbal Environments of Children from Different Socioeconomic Backgrounds”. Child Development 90, no. 4 (2019): 1303–1318.

296

E. Hoff. “The Specificity of Environmental Influence: Socioeconomic Status Affects Early Vocabulary Development Via Maternal Speech”. Child Development 74, no. 5 (2003): 1368–1378; E. Hoff-Ginsberg. “The Relation of Birth Order and Socioeconomic Status to Children’s Language Experience and Language Development”. Applied Psycholinguistics 19, no. 4 (1998): 603–629; J. Huttenlocher et al. “Sources of Variability in Children’s Language Growth”. Cognitive Psychology 61, no. 4 (2010): 343–365; M. L. Rowe. “Child-Directed Speech: Relation to Socioeconomic Status, Knowledge of Child Development and Child Vocabulary Skill”. Journal of Child Language 35, no. 1 (2008): 185–205; A. Fernald et al. “SES Differences in Language Processing Skill and Vocabulary Are Evident At 18 Months”. Developmental Science 16, no. 2 (2013): 234–248.

297

A. J. Tomarken et al. “Resting Frontal Brain Activity: Linkages to Maternal Depression and Socio-Economic Status Among Adolescents”. Biological Psychology 67, no. 1–2 (2004): 77–102; R. D. Raizada et al. “Socioeconomic Status Predicts Hemispheric Specialisation of the Left Inferior Frontal Gyrus in Young Children”. NeuroImage 40, no. 3 (2008): 1392–401; M. A. Sheridan et al. “The Impact of Social Disparity on Prefrontal Function in Childhood”. PLoS One 7, no. 4 (2012): e35744.

298

K. G. Noble et al. “Neural Correlates of Socioeconomic Status in the Developing Human Brain”. Developmental Science 15, no. 4 (2012): 516–527; J. L. Hanson et al. “Association between Income and the Hippocampus”. PLoS One 6, no. 5 (2011): e18712; K. JednorÓg et al. “The Influence of Socioeconomic Status on Children’s Brain Structure”. PLoS One 7, no. 8 (2012): e42486.

299

J. Gilkerson et al. “Mapping the Early Language Environment Using All-Day Recordings and Automated Analysis”. American Journal of Speech-Language Pathology 26, no. 2 (2017): 248–265; E. A. Cartmill et al. “Quality of Early Parent Input Predicts Child Vocabulary 3 Years Later”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110, no. 28 (2013): https://doi.org/10.1073/pnas.1309518110.

300

J. Huttenlocher et al. “Sources of Variability in Children’s Language Growth”. Cognitive Psychology 61, no. 4 (2010): 343–365; M. L. Rowe. “A Longitudinal Investigation of the Role of Quantity and Quality of Child-Directed Speech in Vocabulary Development”. Child Development 83, no. 5 (2012): 1762–1774; J. F. Schwab, C. Lew-Williams. “Language Learning, Socioeconomic Status, and Child-Directed Speech”. Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science 7, no. 4 (2016): 264–275.

301

J. Gilkerson, J. A. Richards. The LENA Natural Language Study. Boulder, CO: LENA Foundation, 2008.

302

K. Wong et al. “Providence Talks: A Citywide Partnership to Address Early Childhood Language Development”. Studies in Educational Evaluation (2020): 64.

303

Этот метод разделения мне не очень нравится. Безусловно, некоторые матери с формально невысоким уровнем образования погружают своих детей в лингвистически богатую среду. Однако в обширных исследованиях было показано, что уровень образования матери коррелирует с качеством речевой среды.

304

E. Skoe et al. “The Impoverished Brain: Disparities in Maternal Education Affect the Neural Response to Sound”. Journal of Neuroscience 33, no. 44 (2013): 17221–17231.

305

N. M. Russo et al. “Deficient Brainstem Encoding of Pitch in Children with Autism Spectrum Disorders”. Clinical Neurophysiology 119, no. 8 (2008): 1720–1723.

306

D. A. Abrams et al. “Underconnectivity between Voice-Selective Cortex and Reward Circuitry in Children with Autism”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110, no. 29 (2013): 12060–12065.

307

C. Chevallier et al. “The Social Motivation Theory of Autism”. Trends in Cognitive Sciences 16, no. 4 (2012): 231–239.

308

M. Font-Alaminos et al. “Increased Subcortical Neural Responses to Repeating Auditory Stimulation in Children with Autism Spectrum Disorder”. Biological Psychology (в печати).

309

B. L. Maslen, J. R. Maslen. Bob Books Series. Scholastic: New York, 1976.

310

W. I. Serniclaes et al. “Allophonic Mode of Speech Perception in Dyslexia”. Journal of Experimental Child Psychology 87, no. 4 (2004): 336–361.

311

D. A. Treffert. “The Savant Syndrome: An Extraordinary Condition. A Synopsis: Past, Present, Future, Philosophical Transactions of the Royal Society of London”. Series B, Biological Sciences 364, no. 1522 (2009): 1351–1357.

312

E. L. Grigorenko et al. “A Descriptive Study of Hyperlexia in a Clinically Referred Sample of Children with Developmental Delays”. Journal of Autism and Developmental Disorders 32, no. 1 (2002): 3–12.

313

J. M. Quinn. R. K. Wagner. “Gender Differences in Reading Impairment and in the Identification of Impaired Readers: Results from a Large-Scale Study of At-Risk Readers”. Journal of Learning Disabilities 48, no. 4 (2015): 433–445; K. A. Flannery et al. “Male Prevalence for Reading Disability Is Found in a Large Sample of Black and White Children Free from Ascertainment Bias”. Journal of the International Neuropsychological Society 6, no. 4 (2000): 433–442.

314

J. I. Benichov et al. “The Forebrain Song System Mediates Predictive Call Timing in Female and Male Zebra Finches”. Current Biology 26, no. 3 (2016): 309–318.

315

C. Del Negro, J. M. Edeline. “Differences in Auditory and Physiological Properties of HVc Neurons between Reproductively Active Male and Female Canaries (Serinus Canaria)”. European Journal of Neuroscience 14, no. 8 (2001): 1377–1389; M. D. Gall et al. “Songbird Frequency Selectivity and Temporal Resolution Vary with Sex and Season”. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 280, no. 1751 (2013): 20122296.

316

J. A. Miranda et al. “Adult Plasticity in the Subcortical Auditory Pathway of the Maternal Mouse”. PLoS One 9, no. 7 (2014): e101630.

317

J. Krizman et al. “Sex Differences in Subcortical Auditory Processing Emerge Across Development”. Hearing Research 380 (2019): 166–174.

318

J. Jerger, J. Hall. “Effects of Age and Sex on Auditory Brainstem Response”. Archives of Otolaryngology – Head and Neck Surgery 106, no. 7 (1980): 387–391.

319

J. L. Krizman et al. “Sex Differences in Subcortical Auditory Processing Only Partially Explain Higher Prevalence of Language Disorders in Males”. Hearing Research 398 (2020): 108075.

320

W. Kintsch, E. Kozminsky. “Summarizing Stories After Reading and Listening”. Journal of Educational Psychology 69, no. 5 (1977): 491–499; B. A. Rogowsky et al. “Does Modality Matter? The Effects of Reading, Listening, and Dual Modality on Comprehension”. Sage Open 6, no. 3 (2016); F. Deniz et al. “The Representation of Semantic Information Across Human Cerebral Cortex During Listening Versus Reading Is Invariant to Stimulus Modality”. Journal of Neuroscience 39, no. 39 (2019): 7722–7736.

321

C. M. MacLeod et al. “The Production Effect: Delineation of a Phenomenon”. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition 36 (2010): 671–685; V. E. Pritchard et al. “The Production Effect Improves Memory in 7- to 10-Year-Old Children”. Child Development 91, no. 3 (2020): 901–913. Глава 8. Музыка и речь: партнерство

322

A. Parbery-Clark et al. “Musician Enhancement for Speech-in-Noise”. Ear and Hearing 30, no. 6 (2009): 653–661; B. R. Zendel, C. Alain. “Concurrent Sound Segregation Is Enhanced in Musicians”. Journal of Cognitive Neuroscience 21, no. 8 (2009): 1488–1498; B. R. Zendel, C. Alain. “Musicians Experience Less Age-Related Decline in Central Auditory Processing”. Psychology and Aging 27, no. 2 (2012): 410–417; G. M. Bidelman, A. Krishnan. “Effects of Reverberation on Brainstem Representation of Speech in Musicians and Non-Musicians”. Brain Research 1355 (2010): 112–125; A. Parbery-Clark et al. “Biological Bases for the Musician Advantage for Speech-in-Noise”. Society for Neuroscience. Auditory Satellite. Chicago: APAN, 2009; A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience Limits the Degradative Effects of Background Noise onthe Neural Processing of Sound”. Journal of Neuroscience 29, no. 45 (2009): 14100–14107; A. Parbery-Clark et al. “Musicians Have Fine-Tuned Neural Distinction of Speech Syllables” Neuroscience 219 (2012): 111–119; A. Tierney et al. “High School Music Classes Enhance the Neural Processing of Speech”. Frontiers in Psychology 4 (2013): 855; D. L. Strait et al. “Musical Training During Early Childhood Enhances the Neural Encoding of Speech in Noise”. Brain and Language 123, no. 3 (2012): 191–201; D. L. Strait et al. “Biological Impact of Preschool Music Classes on Processing Speech in Noise”. Developmental Cognitive Neuroscience 6 (2013): 51–60.

323

A. D. Patel. “Why Would Musical Training Benefit the Neural Encoding of Speech?” The OPERA Hypothesis, Frontiers in Psychology 2 (2011): 142.

324

M. Forgeard et al. “The Relation between Music and Phonological Processing in Normal-Reading Children and Children with Dyslexia”. Music Perception 25, no. 4 (2008): 383–390.

325

J. Slater et al. “At-Risk Elementary School Children with One Year of Classroom Music Instruction Are Better at Keeping a Beat”. PLoS One 8, no. 10 (2013): e77250.

326

M. Forgeard et al. “The Relation between Music and Phonological Processing in Normal-Reading Children and Children with Dyslexia”. Music Perception 25, no. 4 (2008): 383–390; S. H. Anvari et al. “Relations Among Musical Skills, Phonological Processing, and Early Reading Ability in Preschool Children”. Journal of Experimental Child Psychology 83, no. 2 (2002): 111–130; M. Huss et al. “Music, Rhythm, Rise Time Perception and Developmental Dyslexia: Perception of Musical Meter Predicts Reading and Phonology”. Cortex 47, no. 6 (2011): 674–689; R. F. McGivern et al. “Detection of Deficits in Temporal Pattern Discrimination Using the Seashore Rhythm Test in Young Children with Reading Impairments”. Journal of Learning Disabilities 24, no. 1 (1991): 58–62; B. W. Atterbury. “A Comparison of Rhythm Pattern Perception and Perfor mance in Normal and Learning-Disabled Readers, Age 7 and 8”. Journal of Research in Music Education 31, no. 4 (1983): 259–270; G. Dellatolas et al. “Rhythm Reproduction in Kindergarten, Reading Performance at Second Grade, and Developmental Dyslexia Theories”. Archives of Clinical Neuropsychology 24, no. 6 (2009): 555–563; C. Moritz et al. “Links between Early Rhythm Skills, Musical Training, and Phonological Awareness”. Reading and Writing 26 (2013): 739–769; J. Thomson et al. “Auditory and Motor Rhythm Awareness in Adults with Dyslexia”. Journal of Research in Reading 29 (2006): 334–348; J. M. Thomson, U. Goswami. “Rhythmic Processing in Children with Developmental Dyslexia: Auditory and Motor Rhythms Link to Reading and Spelling”. Journal of Physiology 102, no. 1–3 (2008): 120–129; K. H. Corriveau, U. Goswami. “Rhythmic Motor Entrainment in Children with Speech and Language Impairments: Tapping to the Beat”. Cortex 45, no. 1 (2009): 119–130; D. David et al. “Rhythm and Reading Development in School-Age Children: A Longitudinal Study”. Journal of Research in Reading 30, no. 2 (2007): 169–183; P. Wolff. “Timing Precision and Rhythm in Developmental Dyslexia”. Reading and Writing 15 (2002): 179–120.

327

C. Moritz et al. “Links between Early Rhythm Skills, Musical Training, and Phonological Awareness”. Reading and Writing 26 (2013): 739–769; E. Flaugnacco et al. “Music Training Increases Phonological Awareness and Reading Skills in Developmental Dyslexia: A Randomized Control Trial”. PLoS One 10, no. 9 (2015): e0138715; K. Overy. “Dyslexia and Music: From Timing Deficits to Musical Intervention”. In The Neurosciences and Music. Ed. G. Avanzini et al. Pp. 497–505. New York: The New York Academy of Sciences, 2003; H. Cogo-Moreira et al. “Effectiveness of Music Education for the Improvement of Reading Skills and Academic Achievement in Young Poor Readers: A Pragmatic Cluster-Randomized, Controlled Clinical Trial”. PLoS One 8, no. 3 (2013): e59984; F. H. Rauscher, S. C. Hinton. “Music Instruction and Its Diverse Extra-Musical Benefits”. Music Perception 29, no. 2 (2011): 215–226; L. Herrera et al. “Effects of Phonological and Musical Training on the Reading Readiness of Native- and Foreign-Spanish-Speaking Children”. Psychology of Music 39, no. 1 (2010): 68–81; F. DegÉ, G. Schwarzer. “The Effect of a Music Program on Phonological Awareness in Preschoolers”. Frontiers in Psychology 2 (2011): 124.

328

E. Flaugnacco et al. “Music Training Increases Phonological Awareness and Reading Skills in Developmental Dyslexia: A Randomized Control Trial”. PLoS One 10, no. 9 (2015): e0138715; H. Cogo-Moreira et al. “Effectiveness of Music Education for the Improvement of Reading Skills and Academic Achievement in Young Poor Readers: A Pragmatic Cluster-Randomized, Controlled Clinical Trial”. PLoS One 8, no. 3 (2013): e59984; D. Fisher. “Early Language Learning with and Without Music”. Reading Horizons 42, no. 1 (2001); I. Hurwitz et al. «“Nonmusical Effects of Kodaly Music Curriculum in Primary Grade Children”. Journal of Learning Disabilities 8, no. 3 (1975): 167–174; S. Douglas, P. Willatts. “The Relationship between Musical Ability and Literacy Skills”. Journal of Research in Reading 17, no. 2 (1994): 99–107; M. Forgeard et al. “Practicing a Musical Instrument in Childhood Is Associated with Enhanced Verbal Ability and Nonverbal Reasoning”. PLoS One 3, no. 10 (2008): e3566; S. Moreno et al. “Musical Training Influences Linguistic Abilities in 8-Year-Old Children: More Evidence for Brain Plasticity”. Cerebral Cortex 19, no. 3 (2009): 712–723; G. E. Taub, P. J. Lazarus. “The Effects of Training in Timing and Rhythm on Reading Achievment”. Contemporary Issues in Education Research 5, no. 4 (2013): 343–350; I. Rautenberg. “The Effects of Musical Training on the Decoding Skills of German-Speaking Primary School Children”. Journal of Research in Reading 38, no. 1 (2015): 1–17.

329

A. Tierney, N. Kraus. “The Ability to Move to a Beat Is Linked to the Consistency of Neural Responses to Sound”. Journal of Neuroscience 33, no. 38 (2013): 14981–14988; K. Woodruff Carr et al. “Intertrial Auditory Neural Stability Supports Beat Synchronization in Preschoolers”. Developmental Cognitive Neuroscience 17 (2016): 76–82; N. Kraus et al. “Music Enrichment Programs Improve the Neural Encoding of Speech in At-Risk Children”. Journal of Neuroscience 34, no. 36 (2014): 11913–11918.

330

A. Parbery-Clark et al. “Musician Enhancement for Speech-in-Noise”. Ear and Hearing 30, no. 6 (2009): 653–661; B. R. Zendel, C. Alain. “Concurrent Sound Segregation Is Enhanced in Musicians”. Journal of Cognitive Neuroscience 21, no. 8 (2009): 1488–1498; B. R. Zendel, C. Alain. “Musicians Experience Less Age-Related Decline in Central Auditory Processing”. Psychology and Aging 27, no. 2 (2012): 410–417; G. M. Bidelman, A. Krishnan. “Effects of Reverberation on Brainstem Representation of Speech in Musicians and Non-Musicians”. Brain Research 1355 (2010): 112–125; A. Parbery-Clark et al. Biological Bases for the Musician Advantage for Speech-in-Noise, presentation at Society for Neuroscience. Auditory Satellite (APAN), Chicago, 2009; A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience Limits the Degradative Effects of Background Noise on the Neural Processing of Sound”. Journal of Neuroscience 29, no. 45 (2009): 14100–14107; A. Parbery-Clark et al. “Musicians Have Fine-Tuned Neural Distinction of Speech Syllables”. Neuroscience 219 (2012): 111–119; A. Tierney et al. “High School Music Classes Enhance the Neural Processing of Speech”. Frontiers in Psychology 4 (2013): 855; D. L. Strait et al. “Musical Training During Early Childhood Enhances the Neural Encoding of Speech in Noise”. Brain and Language 123, no. 3 (2012): 191–201; D. L. Strait et al. “Biological Impact of Preschool Music Classes on Processing Speech in Noise”. Developmental Cognitive Neuroscience 6 (2013): 51–60; A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience Improves Speech-in-Noise Perception: Behavioural and Neurophysiological Evidence”. Рresentation at Society for Music Perception and Cognition. Indianapolis, IN, 2009.

331

J. Slater et al. “Music Training Improves Speech-in-Noise Perception: Longitudinal Evidence from a Community-Based Music Program”. Behavioural Brain Research 291 (2015): 244–252.

332

Y. Du, R. J. Zatorre. “Musical Training Sharpens and Bonds Ears and Tongue to Hear Speech Better”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 114, no. 51 (2017): 13579–13584.

333

A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience Limits the Degradative Effects of Background Noise on the Neural Processing of Sound”. Journal of Neuroscience 29, no. 45 (2009): 14100–14107.

334

OPERA с добавлением двух букв: R – rhythm (ритм), W – working memory (рабочая память). – Прим. науч. ред.

335

J. Slater et al. “Speech-in- Noise Perception Is Linked to Rhythm Production Skills in Adult Percussionists and Non-Musicians”. Language, Cognition and Neuroscience 33, no. 6 (2018): 710–717.

336

A. Parbery-Clark et al. “Musician Enhancement for Speech-in-Noise”. Ear and Hearing 30, no. 6 (2009): 653–661.

337

B. R. Zendel, C. Alain. “Concurrent Sound Segregation Is Enhanced in Musicians”. Journal of Cognitive Neuroscience 21, no. 8 (2009): 1488–1498; B. R. Zendel, C. Alain. “Musicians Experience Less Age-Related Decline in Central Auditory Processing”. Psychology and Aging 27, no. 2 (2012): 410–417; D. L. Strait et al. “Musical Training During Early Childhood Enhances the Neural Encoding of Speech in Noise”. Brain and Language 123, no. 3 (2012): 191–201; A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience and the Aging Auditory System: Implications for Cognitive Abilities and Hearing Speech in Noise”. PLoS One 6, no. 5 (2011): e18082; B. Hanna-Pladdy, A. Mackay. “The Relation between Instrumental Musical Activity and Cognitive Aging”. Neuropsychology 25, no. 3 (2011): 378–386.

338

P. C. M. Wong et al. “Musical Experience Shapes Human Brainstem Encoding of Linguistic Pitch Patterns”. Nature Neuroscience 10, no. 4 (2007): 420–422.

339

A. Parbery-Clark et al. “Context-Dependent Encoding in the Auditory Brainstem Subserves Enhanced Speech-in-Noise Perception in Musicians”. Neuropsychologia 49, no. 12 (2011): 3338–3345; C. Francois, D. SchÖn. “Musical Expertise Boosts Implicit Learning of Both Musical and Linguistic Structures”. Cerebral Cortex 21, no. 10 (2011): 2357–2365.

340

E. Skoe, N. Kraus. “A Little Goes a Long Way: How the Adult Brain Is Shaped by Musical Training in Childhood”. Journal of Neuroscience 32, no. 34 (2012): 11507–11510.

341

T. White-Schwoch et al. “Older Adults Benefit from Music Training Early in Life: Biological Evidence for Long-Term Training-Driven Plasticity”. Journal of Neuroscience 33, no. 45 (2013): 17667–17674; B. Hanna-Pladdy, A. Mackay. “The Relation between Instrumental Musical Activity and Cognitive Aging”. Neuropsychology 23, no. 3 (2011): 378–386; M. A. Balbag et al. “Playing a Musical Instrument as a Protective Factor against Dementia and Cognitive Impairment: A Population-Based Twin Study”. International Journal of Alzheimer’s Disease 2014 (2014): 836748; T. Amer et al. “Do Older Professional Musicians Have Cognitive Advantages?” PLoS One 8, no. 8 (2013): e71630.

342

Нейрообразование – это использование нейробиологии для понимания того, как в мозге происходит процесс обучения, чтобы в дальнейшем усовершенствовать методы преподавания и улучшить результаты учащихся.

343

Существует много ограничений, мешающих ученым делать работу в рамках образовательной системы. Наши возможности были необычны в том плане, что образовательные учреждения сами пригласили нас к себе.

344

Джен познакомилась с участвовавшими в исследовании старшеклассниками. Она часто звонила им, отправляла сообщения (достаточно сложно работать с подростками) и выучила многие номера телефонов наизусть. Она присутствовала на вручении дипломов и написала много рекомендательных писем.

345

A. Tierney et al. “High School Music Classes Enhance the Neural Processing of Speech”. Frontiers in Psychology 4 (2013): 855; A. T. Tierney et al. “Music Training Alters the Course of Adolescent Auditory Development”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 112, no. 32 (2015): 10062–10067.

346

J. Hornickel et al. “Subcortical Differentiation of Stop Consonants Relates to Reading and Speech-in-Noise Perception”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106, no. 31 (2009): 13022–13027.

347

J. Chobert et al. “Twelve Months of Active Musical Training in 8- to 10-Year-Old Children Enhances the Preattentive Processing of Syllabic Duration and Voice Onset Time”. Cerebral Cortex 24, no. 4 (2014): 956–967.

348

S. Moreno et al. “Musical Training Influences Linguistic Abilities in 8-Year-Old Children: More Evidence for Brain Plasticity”. Cerebral Cortex 19, no. 3 (2009): 712–723; S. Moreno, M. Besson. “Influence of Musical Training on Pitch Processing: Event-Related Brain Potential Studies of Adults and Children”. Annals of the New York Academy of Sciences 1060 (2005): 93–97; S. Moreno et al. “Short-Term Music Training Enhances Verbal Intelligence and Executive Function”. Psychological Science 22, no. 11 (2011): 1425–1433.

349

A. C. Jaschke et al. “Longitudinal Analysis of Music Education on Executive Functions in Primary School Children”. Frontiers in Neuroscience 12 (2018): 103.

350

A. Habibi et al. “Neural Correlates of Accelerated Auditory Processing in Children Engaged in Music Training”. Developmental Cognitive Neuroscience 21 (2016): 1–14.

351

H. Yang et al. “A Longitudinal Study on Children’s Music Training Experience and Academic Development”. Scientific Reports 4 (2014): 5854.

352

T. Linnavalli et al. “Music Playschool Enhances Children’s Linguistic Skills”. Scientific Reports 8, no. 1 (2018): 8767.

353

M. L. Whitson et al. “The Benefits of an Afterschool Music Program for Low-Income, Urban Youth: the Music Haven Evaluation Project”. Journal of Community Psychology (готовится к печати).

354

S. L. Hennessy et al. “Effects of Music Training on Inhibitory Control and Associated Neural Networks in School-Aged Children: a Longitudinal Study”. Frontiers in Neuroscience 13 (2019): 1080.

355

V. Putkinen et al. “Enhanced Development of Auditory Change Detection in Musically Trained School-Aged Children: a Longitudinal Event-Related Potential Study”. Developmental Science 17, no. 2 (2014): 282–297; A. T. Tierney et al. “Music Training Alters the Course of Adolescent Auditory Development”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 112, no. 32 (2015): 10062–10067; A. Habibi et al. “Childhood Music Training Induces Change in Micro and Macroscopic Brain Structure; Results from a Longitudinal Study”. Cerebral Cortex 28, no. 12 (2018): 4336–4347; A. Habibi et al. “Neural Correlates of Accelerated Auditory Processing in Children Engaged in Music Training”. Developmental Cognitive Neuroscience 21 (2016): 1–14; B. S. Ilari et al. “The Development of Musical Skills of Underprivileged Children Over the Course of 1 Year: A Study in the Context of an El Sistema-Inspired Program”. Frontiers in Psychology 7 (2016): 62.

356

A. J. Tomarken et al. “Resting Frontal Brain Activity: Linkages to Maternal Depression and Socio-Economic Status Among Adolescents”. Biological Psychology 67, no. 1–2 (2004): 77–102; R. D. Raizada et al. “Socioeconomic Status Predicts Hemispheric Specialisation of the Left Inferior Frontal Gyrus in Young Children”.NeuroImage 40, no. 3 (2008): 1392–1401; M. A. Sheridan et al. “The Impact of Social Disparity on Prefrontal Function in Childhood”. PLoS One 7, no. 4 (2012): e35744; K. G. Noble et al. “Neural Correlates of Socioeconomic Status in the Developing Human Brain”. Developmental Science 15, no. 4 (2012): 516–527; J. L. Hanson et al. “Association between Income and the Hippocampus”. PLoS One 6, no. 5 (2011): e18712; K. JednorÓg et al. “The Influence of Socioeconomic Status onChildren’s Brain Structure”. PLoS One 7, no. 8 (2012): e4248.

357

E. Skoe et al. “The Impoverished Brain: Disparities in Maternal Education Affect the Neural Response to Sound”. Journal of Neuroscience 33, no. 44 (2013): 17221–17231.

358

M. Lacour, L. D. Tissington. “The Effects of Poverty on Academic Achievement”. Educational Research Review 7, no. 6 (2011): 522–527.

359

K. E. Stanovich. “Matthew Effects in Reading – Some Consequences of Individual-Differences in the Acquisition of Literacy”. Reading Research Quarterly 21, no. 4 (1986): 360–407.

360

J. Slater et al. “Longitudinal Effects of Group Music Instruction onLiteracy Skills in Low Income Children”. PLoS One 9, no. 11 (2014): e113383.

361

S. Saarikallio, J. ErkkilÄ. “The Role of Music in Adolescents’ Mood Regulation”. Psychology of Music 35 (2007): 88–109; S. Saarikallio. “Music as Emotional Self-Regulation Throughout Adulthood”. Psychology of Music 39, no. 3 (2011): 307–327.

362

N. Mammarella et al. “Does Music Enhance Cognitive Perfor mance in Healthy Older Adults? the Vivaldi Effect”. Aging Clinical and Experimental Research 19, no. 5 (2007): 394–399; H. C. Beh, R. Hirst. “Performance on Driving-Related Tasks During Music”. Ergonomics 42, no. 8 (1999): 1087–1098; S. Hallam et al. “The Effects of Background Music on Primary School Pupils’ Task Performance”. Educational Studies 28, no. 2 (2002): 111–122.

363

L. Ferreri et al. “Dopamine Modulates the Reward Experiences Elicited by Music”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 116, no. 9 (2019): 3793–3798.

364

F. G. Ashby et al. “A Neuropsychological Theory of Positive Affect and Its Influence on Cognition”. Psychological Review 106, no. 3 (1999): 529–550.

365

T. SÄrkÄmÖ, D. Soto. “Music Listening After Stroke: Beneficial Effects and Potential Neural Mechanisms”. Annals of the New York Academy of Sciences 1252 (2012): 266–281.

366

N. Kraus et al. “Auditory Learning Through Active Engagement with Sound: Biological Impact of Community Music Lessons in At-Risk Children”. Frontiers in Neuroscience 8 (2014): 351.

367

N. Kraus et al. “Music Enrichment Programs Improve the Neural Encoding of Speech in At-Risk Children”. Journal of Neuroscience 34, no. 36 (2014): 11913–11918; J. Slater et al. “Music Training Improves Speech-in-Noise Perception: Longitudinal Evidence from a Community-Based Music Program”. Behavioural Brain Research 291 (2015): 244–252.

368

В США содержание в тюрьме одного человека обходится в 35 тысяч долларов в год. Общая стоимость системы тюремного заключения, включая стоимость суда, полицейских процедур, взятия на поруки и освобождения под залог, превышает 180 миллиардов долларов в год. Если добавить общественные расходы, финансовая нагрузка тюремной системы достигает ошеломляющей суммы в триллион долларов. Медицинские расходы на решение проблем, связанных с дефицитом внимания в США, оцениваются в 20,6 миллиарда долларов в год.

369

M. L. Fermanich. “Money for Music Education: A District Analysis of the How, What, and Where of Spending for Music Education”. Journal of Education Finance 37, no. 2 (2011): 130–149.

370

N. Kraus, T. White-Schwoch. “The Argument for Music Education”. American Scientist 108 (2020): 210–213.

371

J. Daugherty. “Why Music Matters: The Cognitive Personalism of Reimer and Elliott”. Australian Journal of Music Education 1 (1996): 29–37.

372

B. Reimer. A Philosophy of Music Education. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1970.

373

A. D. Patel. “Evolutionary Music Cognition: Cross-species Studies”. In Foundations in Music Psychology: Theory and Research. Ed. P. J. Rentfrow and D. Levitin. Cambridge, MA: MIT Press, 2019. Рр. 459–501.

374

I. Peretz. How Music Sculpts Our Brain. Paris/New York: Odile Jacob, 2019.

375

D. Elliott. Music Matters: A Philosophy of Music Education. New York: Oxford University Press, 1995.

376

Я не придаю большого значения выражению “на слух”. Давайте назовем это обучением через прослушивание и повторение: слово “имитация” вполне подходит. Именно так мы обучаемся множеству вещей, например языку, на котором говорим.

377

J. Slater et al. “Variations on the Theme of Musical Expertise: Cognitive and Sensory Processing in Percussionists, Vocalists and Non-Musicians”. European Journal of Neuroscience 45, no. 7 (2017): 952–956.

378

V. Mongelli et al et al. “Music and Words in the Visual Cortex: The Impact of Musical Expertise”. Cortex 86 (2017): 260–274; F. Bouhali et al. “Reading Music and Words: The Anatomical Connectivity of Musicians’ Visual Cortex”. NeuroImage 212 (2020): 116666. Глава 9. Двуязычный мозг

379

Здесь использована непереводимая игра слов. Un oeuf – по-французски “одно яйцо” – звучит так же, как английское enough (“достаточно”). На этом основан английский каламбур “One egg is un oeuf”, что звучит как “Одного яйца достаточно”. А одного языка? Для понимания этого каламбура – явно недостаточно. – Прим. науч. ред.

380

F. Grosjean. “Individual Bilingualism”. In The Encyclopedia of Language and Linguistics. Ed. R. E. Asher and J. M. Y. Simpson. Oxford: Pergamon Press, 1994.

381

R. NÄÄtÄnen et al. “Language-Specific Phoneme Representations Revealed by Electric and Magnetic Brain Responses”. Nature 385, no. 6615 (1997): 432–434.

382

C. Ryan. Language Use in the United States: 2011. Washington, DC: US Census Bureau, 2013.

383

D. J. Saer. “The Effect of Bilingualism on Intelligence”. British Journal of Psychology 14, no. 1 (1923): 25–38.

384

Эллис – остров в устье реки Гудзон; был самым крупным пунктом приема иммигрантов в США в период с 1892 до 1954 года. – Прим. перев.

385

G. G. Thompson. Child Psychology; Growth Trends in Psychological Adjustment. Boston: Houghton Mifflin, 1952.

386

K. Hakuta. Mirror of Language: The Debate on Bilingualism. New York: Basic Books, 1986.

387

A. Sharma, M. F. Dorman. “Neurophysiologic Correlates of Cross-Language Phonetic Perception”. Journal of the Acoustical Society of America 107, no. 5, part 1 (2000): 2697–2703.

388

A. Sharma, M. F. Dorman. “Neurophysiologic Correlates of Cross-Language Phonetic Perception”. Journal of the Acoustical Society of America 107, no. 5, part 1 (2000): 2697–2703.

389

A. M. Liberman et al. “The Discrimination of Speech Sounds Within and Across Phoneme Boundaries”. Journal of Experimental Psychology 54, no. 5 (1957): 358–368.

390

K. Tremblay et al. “Central Auditory Plasticity: Changes in the N1-P2 Complex After Speech-Sound Training”. Ear and Hearing 22, no. 2 (2001): 79–90; A. R. Bradlow et al. “Training Japanese Listeners to Identify English /R/ and /L/: IV. Some Effects of Perceptual Learning on Speech Production”. Journal of the Acoustical Society of America 101, no. 4 (1997): 2299–2310.

391

A. R. Bradlow et al. “Training Japanese Listeners to Identify English /R/ and /L/: Long-Term Retention of Learning in Perception and Production”. Perception and Psychophysics 61, no. 5 (1999): 977–985.

392

R. NÄÄtÄnen et al. “Language-Specific Phoneme Representations Revealed by Electric and Magnetic Brain Responses”. Nature 385, no. 6615 (1997): 432–434.

393

B. Chandrasekaran et al. “Mismatch Negativity to Pitch Contours Is Influenced by Language Experience”. Brain Research 1128, no. 1 (2007): 148–156.

394

M. Cheour et al. “Development of Language-Specific Phoneme Representations in the Infant Brain”. Nature Neuroscience 1, no. 5 (1998): 351–353.

395

P. K. Kuhl et al. “Effects of Language Experience on Speech Perception: American and Japanese Infants’ Perception of /Ra/ and /La/”. Journal of the Acoustical Society of America 102, no. 5 (1997): 3135.

396

P. K. Kuhl et al. “Linguistic Experience Alters Phonetic Perception in Infants by 6 Months of Age”. Science 255, no. 5044 (1992): 606–608.

397

C. M. Weber-Fox, H. J. Neville. “Maturational Constraints on Functional Specializations For Language Processing: ERP and Behavioral Evidence in Bilingual Speakers”. Journal of Cognitive Neuroscience 8, no. 3 (1996): 231–256; V. Marian et al. “Shared and Separate Systems in Bilingual Language Processing: Converging Evidence from Eyetracking and Brain Imaging”. Brain and Language 86, no. 1 (2003): 70–82; H. Sumiya, A. F. Healy. “Phonology in the Bilingual Stroop Effect”. Memory and Cognition 32, no. 5 (2004): 752–758.

398

A. Rodriguez-Fornells et al. “Second Language Interferes with Word Production in Fluent Bilinguals: Brain Potential and Functional Imaging Evidence”. Journal of Cognitive Neuroscience 17, no. 3 (2005): 422–433.

399

M. J. Spivey, V. Marian. “Cross Talk between Native and Second Languages: Partial Activation of an Irrelevant Lexicon”. Psychological Science 10, no. 3 (1999): 281–284.

400

G. Thierry, Y. J. Wu. “Brain Potentials Reveal Unconscious Translation During Foreign-Language Comprehension”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, no. 30 (2007): 12530–12535.

401

E. Bialystok. Bilingualism in Development: Language, Literacy, and Cognition. Cambridge: Cambridge University Press, 2001.

402

P. M. Roberts et al. “English Performance of Proficient Bilingual Adults on the Boston Naming Test”. Aphasiology 16, no. 4–6 (2002): 635–645; J. S. Portocarrero et al. “Vocabulary and Verbal Fluency of Bilingual and Monolingual College Students”. Archives of Clinical Neuropsychology 22, no. 3 (2007): 415–422.

403

M. Kaushanskaya, V. Marian. “Bilingual Language Processing and Interference in Bilinguals: Evidence from Eye Tracking and Picture Naming”. Language Learning 57, no. 1 (2007): 119–163; G. M. Bidelman, L. Dexter. “Bilinguals at the ‘Cocktail Party’: Dissociable Neural Activity in Auditory-Linguistic Brain Regions Reveals Neurobiological Basis for Nonnative Listeners’ Speech-in-Noise Recognition Deficits”. Brain and Language 143 (2015): 32–41; C. L. Rogers et al. “Effects of Bilingualism, Noise, and Reverberation on Speech Perception by Listeners with Normal Hearing”. Applied Psycholinguistics 27, no. 3 (2006): 465–485; L. H. Mayo et al. “Age of Second-Language Acquisition and Perception of Speech in Noise”. Journal of Speech, Language, and Hearing Research 40, no. 3 (1997): 686–693.

404

M. L. Garcia Lecumberri et al. “Non-Native Speech Perception in Adverse Conditions: a Review”. Speech Communication 52, no. 11–12 (2010): 864–886.

405

P. A. Luce et al. “Recognizing Spoken Words: the Neighborhood Activation Model”. Ear and Hearing 19, no. 1 (1998): 1–36.

406

J. Krizman et al. “How Bilinguals Listen in Noise: Linguistic and Non-Linguistic Factors”. Bilingualism: Language and Cognition 20, no. 4 (2017): 834–843.

407

A. S. Dick et al. “No Evidence for a Bilingual Executive Function Advantage in the Nationally Representative ABCD Study”. Nature Human Behavior 3, no. 7 (2019): 692–701; K. R. Paap et al. “Bilingual Advantages in Executive Functioning Either Do Not Exist or Are Restricted to Very Specific and Undetermined Circumstances”. Cortex 69 (2015): 265–278.

408

E. Bialystok, M. M. Martin “Attention and Inhibition in Bilingual Children: Evidence from the Dimensional Change Card Sort Task”. Developmental Science 7, no. 3 (2014): 325–339; A. Costa et al. “Bilingualism Aids Conflict Resolution: Evidence from the ANT Task”. Cognition 106, no. 1 (2008): 59–86; E. Bialystok. “Cognitive Complexity and Attentional Control in the Bilingual Mind”. Child Development 70, no. 3 (1999): 636–644; J. Krizman et al. “Subcortical Encoding of Sound Is Enhanced in Bilinguals and Relates to Executive Function Advantages”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109, no. 20 (2012): 7877–7881.

409

E. Bialystok. “Cognitive Complexity and Attentional Control in the Bilingual Mind”. Child Development 70, no. 3 (1999): 636–644; H. K. Blumenfeld, V. Marian, “Bilingualism Influences Inhibitory Control in Auditory Comprehension”. Cognition 118, no. 2 (2011): 245–257; A. Hartanto, H. Yang. “Does Early Active Bilingualism Enhance Inhibitory Control and Monitoring? A Propensity-Matching Analysis”. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition 45, no. 2 (2019): 360–378; S. M. Carlson, A. N. Meltzoff. “Bilingual Experience and Executive Functioning in Young Children”. Developmental Science 11, no. 2 (2008): 282–298.

410

D. M. Antovich, K. Graf Estes. “Learning Across Languages: Bilingual Experience Supports Dual Language Statistical Word Segmentation”. Developmental Science 21, no. 2 (2018).

411

T. Wang. J. R. Saffran. “Statistical Learning of a Tonal Language: The Influence of Bilingualism and Previous Linguistic Experience”. Frontiers in Psychology 5 (2014): 953; J. Bartolotti et al. “Bilingualism and Inhibitory Control Influence Statistical Learning of Novel Word Forms”. Frontiers in Psychology 2 (2011): 324.

412

J. Bartolotti, V. Marian. “Bilinguals’ Existing Languages Benefit Vocabulary Learning in a Third Language”. Language Learning 67, no. 1 (2017): 110–140.

413

C. M. Conway et al. “The Importance of Sound for Cognitive Sequencing Abilities: The Auditory Scaffolding Hypothesis”. Current Directions in Psychological Science 18, no. 5 (2009): 275–279.

414

M. A. Gremp et al. “Visual Sequential Processing and Language Ability in Children Who Are Deaf or Hard of Hearing”. Journal of Child Language 46, no. 4 (2019): 785–799; P. C. Hauser et al. “Development of Deaf and Hard-of-Hearing Students’ Executive Function”. In Deaf Cognition: Foundations and Outcomes. Ed. M. Marschark, P. Hauser, 286–308. New York: Oxford University Press, 2008; D. B. Pisoni, M. Cleary. “Learning, Memory, and Cognitive Processes in Deaf Children Following Cochlear Implantation”. In Cochlear Implants: Auditory Prostheses and Electric Hearing. Ed. F.-G. Zeng, A. N. Popper, and R. R. Fay, 377–426 New York: Springer, 2004; L. S. Davidson et al. “Effects of Early Auditory Deprivation on Working Memory and Reasoning Abilities in Verbal and Visuospatial Domains for Pediatric Cochlear Implant Recipients”. Ear and Hearing 40, no. 3 (2019): 517–528; S. V. Bharadwaj, J. A. Mehta. “An Exploratory Study of Visual Sequential Processing in Children with Cochlear Implants”. International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology 85 (2016): 158–165.

415

E. Bialystok et al. “Bilingualism, Aging, and Cognitive Control: Evidence from the Simon Task”. Psychology and Aging 19, no. 2 (2004): 290–303.

416

J. Krizman et al. “Subcortical Encoding of Sound Is Enhanced in Bilinguals and Relates to Executive Function Advantages”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109, no. 20 (2012): 7877–7881; J. Krizman et al. “Neural Processing of Speech in Children Is Influenced by Extent of Bilingual Experience”. Neuroscience Letters 585 (2015): 48–53.

417

J. Krizman et al. “Neural Processing of Speech in Children Is Influenced by Extent of Bilingual Experience”. Neuroscience Letters 585 (2015): 48–53; J. Krizman et al. “Bilingualism Increases Neural Response Consistency and Attentional Control: Evidence for Sensory and Cognitive Coupling”. Brain and Language 128, no. 1 (2014): 34–40.

418

T. D. Hanley et al. “Some Acoustic Differences Among Languages”. Phonetica 14 (1966): 97–107.

419

B. Lee, D. V. L. Sidtis. “The Bilingual Voice: Vocal Characteristics When Speaking Two Languages Across Speech Tasks”. Speech, Language and Hearing 20, no. 3 (2017): 174–185.

420

J. Krizman et al. “Bilingual Enhancements Have No Socioeconomic Boundaries”. Developmental Science 19, no. 6 (2016): 881–891.

421

S. M. Carlson, A. N. Meltzoff. “Bilingual Experience and Executive Functioning in Young Children”. Developmental Science 11, no. 2 (2008): 282–298.

422

W. C. So. “Cross-Cultural Transfer in Gesture Frequency in Chinese-English Bilinguals”. Language and Cognitive Processes 25, no. 10 (2010): 1335–1353.

423

G. Stam. “Thinking for Speaking About Motion: L1 and L2 Speech and Gesture”. International Journal of Applied Linguistics 44, no. 2 (2006).

424

M. Gullberg. “Bilingualism and Gesture”. In The Handbook of Bilingualism and Multilingualism. Ed. T. K. Bhatia and W. C. Ritchie. Hoboken, NJ: Wiley-Blackwell, 2013. Pp. 417–437.

425

B. de Gelder, M. J. Huis. “In ’T Veld, Cultural Differences in Emotional Expressions and Body Language”. In The Oxford Handbook of Cultural Neuroscience. Ed. J. Y. Chiao, R. Seligman, and R. Turner. Oxford: Oxford University Press, 2016.

426

C. L. Caldwell-Harris. “Emotionality Differences between a Native and Foreign Language: Theoretical Implications”. Frontiers in Psychology 5 (2014): 1055.

427

M. H. Bond, T. M. Lai. “Embarrassment and Code-Switching into a Second Language”. Journal of Social Psychology 126, no. 2 (1986): 179–186. Глава 10. Певчие птицы

428

M. Naguib, K. Riebel. “Singing in Space and Time: The Biology of Birdsong”. In Biocommunication of Animals. Ed. G. Witzany. Dordrecht: Springer Science+Business, 2014. Рр. 233–247.

429

S. Nowicki et al. “Nestling Growth and Song Repertoire Size in Great Reed Warblers: Evidence for Song Learning as an Indicator Mechanism in MateChoice”. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 267, no. 1460 (2000): 2419–2424.

430

E. D. Jarvis. “Learned Birdsong and the Neurobiology of Human Language”. Annals of the New York Academy of Sciences 1016 (2004): 749–777.

431

R. A. Suthers et al. “Bilateral Song Production in Domestic Canaries”. Journal of Neurobiology 60, no. 3 (2004): 381–393.

432

C. P. Elemans et al. “Bird Song: Superfast Muscles Control Dove’s Trill”. Nature 431, no. 7005 (2004): 146.

433

W. A. Calder. “Respiration During Song in the Canary (Serinus Canaria)”. Comparative Biochemistry and Physiology 32, no. 2 (1970): 251–258.

434

J. M. Wild et al. “Inspiratory Muscle Activity During Bird Song”. Journal of Neurobiology 36, no. 3 (1998): 441–453.

435

E. A. Armstrong. A Study of Bird Song. London: Oxford University Press, 1963.

436

C. Safina. Becoming Wild: How Animal Cultures Raise Families, Create Beauty, and Achieve Peace. New York: Henry Holt, 2020.

437

R. E. Lemon. “How Birds Develop Song Dialects”. Condor 77, no. 4 (1975): 385–406; P. Marler, M. Tamura. “Song ‘Dialects’ in Three Populations of White- Crowned Sparrows”. Condor 64 (1962): 368–377.

438

M. C. Baker et al. “Early Experience Determines Song Dialect Responsiveness of Female Sparrows”. Science 214, no. 4522 (1981): 819–821.

439

E. L. Doolittle et al. “Overtone-Based Pitch Selection in Hermit Thrush Song: Unexpected Convergence with Scale Construction in Human Music”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111. No. 46 (2014): 16616–16621.

440

A. A. Saunders. “Octaves and Kilocycles in Bird Songs”. Wilson Bulletin 71 (1959): 280–282.

441

A. H. Wing. “Notes on the Song Series of a Hermit Thrush in the Yukon”. The Auk 68, no. 2 (1951): 189–193; C. Hartshorne. Born to Sing: An Interpretation and World Survey of Bird Song. Bloomington: Indiana University Press, 1973.

442

Диатоническая гамма – это знакомая всем гамма из семи ступеней, состоящая из смеси целых тонов и полутонов: до-ре-ми-фа-соль-ля-си-[до]. А пентатоническая гамма состоит из пяти ступеней: до-ре-ми-соль-ля-[до]. В двенадцатиступенной хроматической гамме полутонами заполнены все пробелы диатонической гаммы.

443

E. L. Doolittle et al. “Overtone-Based Pitch Selection in Hermit Thrush Song: Unexpected Convergence with Scale Construction in Human Music”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 111, no. 46 (2014): 16616–16621.

444

M. Araya-Salas. “Is Birdsong Music?” Significance 9, no. 6 (2012): 4–7.

445

L. F. Baptista, R. A. Keister. “Why Birdsong Is Sometimes Like Music”. Perspectives in Biology and Medicine 48, no. 3 (2005): 426–443.

446

L. F. Baptista, R. A. Keister. “Why Birdsong Is Sometimes Like Music”. Perspectives in Biology and Medicine 48, no. 3 (2005): 426–443.

447

E. A. Armstrong. A Study of Bird Song. London: Oxford University Press, 1963.

448

A. T. Tierney et al. “The Motor Origins of Human and Avian Song Structure”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 108, no. 37 (2011): 15510–15515.

449

E. Doolittle. “Music Theory Is for the Birds”. Conrad Grebel Review 33, no. 2 (2015): 238–248.

450

Y. Chen et al. “Mechanisms Underlying the Social Enhancement of Vocal Learning in Songbirds”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113, no. 24 (2016): 6641–6646.

451

P. Marler. “A Comparative Approach to Vocal Learning – Song Development in White-Crowned Sparrows”. Journal of Comparative and Physiological Psychology 71, no. 2 (1970): 1.

452

W. H. Thorpe. “The Learning of Song Patterns by Birds, with Especial Reference to the Song of the Chaffinch Fringilla Coelebs”. Ibis 100 (1958): 535–570.

453

R. Dooling, M. Searcy. “Early Perceptual Selectivity in the Swamp Sparrow”. Developmental Psychobiology 13, no. 5 (1980): 499–506.

454

J. M. Moore, S. M. N. Woolley. “Emergent Tuning for Learned Vocalizations in Auditory Cortex”. Nature Neuroscience 22, no. 9 (2019): 1469–1476.

455

D. A. Nelson, P. Marler. “Innate Recognition of Song in White-Crowned Sparrows – a Role in Selective Vocal Learning”. Animal Behaviour 46, no. 4 (1993): 806–808.

456

R. F. Braaten, K. Reynolds. “Auditory Preference for Conspecific Song in Isolation-Reared Zebra Finches”. Animal Behaviour 58, no. 1 (1999): 105–111.

457

H. Lee. “In Birds’ Songs, Brains and Genes, He Finds Clues to Speech: Interview with Erich Jarvis”. Quanta Magazine, January 30, 2018.

458

P. K. Kuhl et al. “Effects of Language Experience on Speech Perception: American and Japanese Infants’ Perception of /Ra/ and /La/”. Journal of the Acoustical Society of America 102, no. 5 (1997): 3135; P. K. Kuhl et al. “Linguistic Experience Alters Phonetic Perception in Infants by 6 Months of Age”. Science 255, no. 5044 (1991): 606–608.

459

P. K. Kuhl et al. “Foreign-Language Experience in Infancy: Effects of Short-Term Exposure and Social Interaction on Phonetic Learning”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 100, no. 15 (2003): 9096–9101.

460

S. Coren. “Do Dogs Have a Musical Sense?” Psychology Today, April 2, 2012, https://www.psychologytoday.com/us/blog/canine-corner/201204/do-dogs-have-musical-sense.

461

M. R. Bregman et al. “Songbirds Use Spectral Shape, Not Pitch, for Sound Pattern Recognition”. Proceedings of the National Academy of Sciences 113, no. 6 (2016): 1666–1671.

462

S. H. Hulse et al. “Perceptual Invariances in the Comparative Psychology of Music”. Music Perception 10, no. 2 (1992): 151–184.

463

A. Bannerjee et al. “Singing Mice”. Current Biology 29 (2019): R183 – R199.

464

E. D. Jarvis. “Learned Birdsong and the Neurobiology of Human Language”. Annals of the New York Academy of Sciences 1016 (2004): 749–777.

465

S. Yanagihara, Y. Yazaki-Sugiyama. “Auditory Experience-Dependent Cortical Circuit Shaping for Memory Formation in Bird Song Learning”. Nature Communications 7 (2016): 11946.

466

R. Mooney. “Neural Mechanisms for Learned Birdsong”. Learning and Memory 16, no. 11 (2009): 655–669.

467

M. S. Brainard, A. J. Doupe. “What Songbirds Teach Us About Learning”. Nature 417, no. 6886 (2002): 351–358.

468

E. P. Derryberry et al. “Singing in a Silent Spring: Birds Respond to a Half-Century Soundscape Reversion during the COVID-19 Shutdown”. Science 370, no. 6516 (2020): 575–579.

469

P. Marler, S. Peters. “Long-Term Storage of Learned Birdsongs Prior to Production”. Animal Behaviour 30 (1982): 479–482.

470

R. Mooney. “Neural Mechanisms for Learned Birdsong”. Learning & Memory 16, no. 11 (2009): 655–669.

471

Конечно, из этого правила есть исключения. Например, канарейки вновь и вновь повторяют процесс обучения уже во взрослом возрасте, так что каждую весну поют новую песню.

472

H. J. Leppelsack. “Critical Periods in Bird Song Learning”. Acta Oto-Laryngologica. Supplementum 429 (1986): 57–60.

473

I. McGilchrist. The Master and His Emissary: The Divided Brain and the Making of the Western World. New Haven: Yale University Press, 2009.

474

M. L. Phan, D. S. Vicario. “Hemispheric Differences in Processing of Vocalizations Depend on Early Experience”. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 107, no. 5 (2010): 2301–2306; H. U. Voss et al. “Functional MRI of the Zebra Finch Brain During Song Stimulation Suggests a Lateralized Response Topography”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, no. 25 (2007): 10667–10672.

475

M. J. West, A. P. King. “Female Visual Displays Affect the Development of Male Song in the Cowbird”. Nature 334, no. 6179 (1988): 244–246.

476

J. Krizman et al. “Sex Differences in Subcortical Auditory Processing Emerge Across Development”. Hearing Research 380 (2019): 166–174.

477

C. J. Limb, A. R. Braun. “Neural Substrates of Spontaneous Musical Performance: An fMRI Study of Jazz Improvisation”. PLoS One 3, no. 2 (2008): e1679.

478

P. Marler et al. “The Role of Sex Steroids in the Acquisition and Production of Birdsong”. Nature 336, no. 6201 (1988): 770–772.

479

G. Ritchison. “Variation in the Songs of Female Black-Headed Grosbeaks”. Wilson Bulletin 97, no. 1 (1985): 47–56.

480

A. E. Illes, L. Yunes-Jimenez. “A Female Songbird Out-Sings Male Conspecifics During Simulated Territorial Intrusions”. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 276, no. 1658 (2009): 981–986.

481

W. H. Webb et al. “Female Song Occurs in Songbirds with More Elaborate Female Coloration and Reduced Sexual Dichromatism”. Frontiers in Ecology and Evolution 4 (2016): 22.

482

C. Safina. Becoming Wild: How Animal Cultures Raise Families, Create Beauty, and Achieve Peace. New York: Henry Holt, 2020. Глава 11. Шум: прекратите шуметь, у меня мозги лопаются

483

“дБ” означает “децибелы”. К видам деятельности с уровнем шума 100 дБ относятся использование ручной дрели, езда на мотоцикле, езда в метро и использование воздуходувки. Мусороуборочные грузовики с прессами производят шум порядка 100 дБ, как и реактивные самолеты, летящие на высоте 300 метров. Игра на некоторых музыкальных инструментах (даже без усилителя), посещение концертов или прослушивание громкой музыки через плейер также может оказывать воздействие с таким же уровнем громкости. Не проводите ли вы в сумме за такими занятиями более 15 минут в день?

484

The National Institute for Occupational Safety and Health. Occupational Noise Exposure: Revised Criteria, 1998. U. S. Department of Health and Human Services (1998): 98–126.

485

M. Chasin. Hear the Music: Hearing Loss Prevention for Musicians. 4th ed. Toronto: Musicians’ Clinics of Canada, 2010.

486

S. Cohen et al. “Physiological, Motivational, and Cognitive Effects of Aircraft Noise on Children: Moving from the Laboratory to the Field”. American Psychologist 35, no. 3 (1980): 231–243; M. M. Haines et al. “Chronic Aircraft Noise Exposure, Stress Responses, Mental Health and Cognitive Performance in School Children”. Psychological Medicine 31, no. 2 (2001): 265–277; S. A. Stansfeld et al. “Aircraft and Road Traffic Noise and Children’s Cognition and Health: A Cross-National Study”. Lancet 365, no. 9475 (2005): 1942–1949; E. E. van Kempen et al. “Children’s Annoyance Reactions to Aircraft and Road Traffic Noise”. Journal of the Acoustical Society of America 125, no. 2 (2009): 895–904; G. W. Evans et al. “Chronic Noise and Psychological Stress”. Psychological Science 6, no. 6 (1995): 333–338; B. Griefahn, M. Spreng. “Disturbed Sleep Patterns and Limitation of Noise”. Noise Health 6, no. 22 (2004): 27–33; M. Spreng. “Possible Health Effects of Noise Induced Cortisol Increase”. Noise Health 2, no. 7 (2000): 59–64.

487

M. Basner et al. “Auditory and Non-Auditory Effects of Noise on Health”. Lancet 383, no. 9925 (2014): 1325–1332.

488

A. L. Bronzaft, D. P. McCarthy. “The Effect of Elevated Train Noise on Reading Ability”. Environment and Behavior 7 (1975): 517–528.

489

A. L. Bronzaft. “The Effect of a Noise Abatement Program on Reading Ability”. Environmental Psychology 1 (1981): 215–222.

490

M. P. Walker. Why We Sleep: Unlocking the Power of Sleep and Dreams. New York: Scribner, 2017.

491

M. Basner et al. “Auditory and Non-Auditory Effects of Noise on Health”. Lancet 383, no. 9925 (2014): 1325–1332; M. Basner et al. “Single and Combined Effects of Air, Road, and Rail Traffic Noise on Sleep and Recuperation”. Sleep 34, no. 1 (2011): 11–23.

492

E. F. Chang, M. M. Merzenich. “Environmental Noise Retards Auditory Cortical Development”. Science 300, no. 5618 (2003): 498–502; X. Yu et al. “Large-Scale Reorganization of the Tonotopic Map in Mouse Auditory Midbrain Revealed by MRI”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, no. 29 (2007): 12193–12198.

493

A. Lahav, E. Skoe. “An Acoustic Gap between the NICU and Womb: A Potential Risk for Compromised Neuroplasticity of the Auditory System in Preterm Infants”. Frontiers in Neuroscience 8 (2014): 381.

494

E. McMahon et al. “Auditory Brain Development in Premature Infants: the Importance of Early Experience”. Annals of the New York Academy of Sciences 1252 (2012): 17–24.

495

D. E. Anderson, A. D. Patel. “Infants Born Preterm, Stress, and Neurodevelopment in the Neonatal Intensive Care Unit: Might Music Have an Impact?” Developmental Medicine and Child Neurology 60, no. 3 (2018): 256–266.

496

A. R. Webb et al. “Mother’s Voice and Heartbeat Sounds Elicit Auditory Plasticity in the Human Brain Before Full Gestation”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 112, no. 10 (2015): 3152–3157.

497

S. Arnon et al. “Live Music Is Beneficial to Preterm Infants in the Neonatal intensive Care Unit Environment”. Birth 33, no. 2 (2006): 131–136.

498

X. Zhou et al. “Natural Restoration of Critical Period Plasticity in the Juvenile and Adult Primary Auditory Cortex”. Journal of Neuroscience 31, no. 15 (2011): 5625–5634.

499

A. J. NoreÑa, J. J. Eggermont. “Enriched Acoustic Environment after Noise Trauma Reduces Hearing Loss and Prevents Cortical Map Reorganization”. Journal of Neuroscience 25, no. 3 (2005): 699–705.

500

M. Pienkowski, J. J. Eggermont. “Long-Term, Partially-Reversible Reorganization of Frequency Tuning in Mature Cat Primary Auditory Cortex Can Be Induced by Passive Exposure to Moderate-Level Sounds”. Hearing Research 257, nos. 1–2 (2009): 24–40; M. Pienkowski, J. J. Eggermont. “Intermittent Exposure with Moderate-Level Sound Impairs Central Auditory Function of Mature Animals Without Concomitant Hearing Loss”. Hearing Research 261, no. 1–2 (2010): 30–35; W. Zheng. “Auditory Map Reorganization and Pitch Discrimination in Adult Rats Chronically Exposed to Low-Level Ambient Noise”. Frontiers in Systems Neuroscience 6 (2012): 65; M. Pienkowski et al. “Effects of Passive, Moderate-Level Sound Exposure on the Mature Auditory Cortex: Spectral Edges, Spectrotemporal Density, and Real-World Noise”. Hearing Research 296 (2012): 121–130.

501

E. Hoff et al. “Measurement and Model Building in Studying the Influence of Socioeconomic Status on Child Development”. In The Cambridge Handbook of Environment in Human Development. Cambridge: Cambridge University Press, 2012, 590–606.

502

E. Skoe et al. “The Impoverished Brain: Disparities in Maternal Education Affect the Neural Response to Sound”. Journal of Neuroscience 33, no. 44 (2013): 17221–17231.

503

B. Hart, T. R. Risley. Meaningful Differences in the Everyday Experience of Young American Children. Baltimore: P. H. Brookes, 1995.

504

L. M. Dale et al. “Socioeconomic Status and Environmental Noise Exposure in Montreal”. Canada, BMC Public Health 15 (2015): 205.

505

W. H. Mulders et al. “Relationship between Auditory Thresholds, Central Spontaneous Activity, and Hair Cell Loss after Acoustic Trauma”. Journal of Comparative Neurology 519, no. 13 (2011): 2637–47; A. J. Norena, J. J. Eggermont. “Changes in Spontaneous Neural Activity Immediately After an Acoustic Trauma: Implications for Neural Correlates of Tinnitus”. Hearing Research 183, no. 1–2 (2003): 137–153.

506

J. J. Eggermont. Tinnitus: Springer Handbook of Auditory Research. New York: Springer, 2012.

507

M. Attarha et al. “Unintended Consequences of White Noise Therapy for Tinnitus – Otolaryngology’s Cobra Effect: A Review”. JAMA Otolaryngology – Head and Neck Surgery 144, no. 10 (2018): 938–943.

508

B. Mazurek et al. “Stress and Tinnitus”. HNO 63, no. 4 (2015): 258–265; P. J. Jastreboff, M. M. Jastreboff. “Tinnitus Retraining Therapy (TRT) as a Method for Treatment of Tinnitus and Hyperacusis Patients”. Journal of the American Academy of Audiology 11 (2000): 162–177.

509

R. Tyler et al. “Vagus Nerve Stimulation Paired with Tones for the Treatment of Tinnitus: A Prospective Randomized Double-Blind Controlled Pilot Study in Humans”. Scientific Reports 7, no. 1 (2017): 11960.

510

W. H. Mulders et al. “Relationship between Auditory Thresholds, Central Spontaneous Activity, and Hair Cell Loss After Acoustic Trauma”. Journal of Comparative Neurology 519, no. 13 (2011): 2637–2647; A. J. Norena, J. J. Eggermont. “Changes in Spontaneous Neural Activity Immediately After an Acoustic Trauma: Implications for Neural Correlates of Tinnitus”. Hearing Research 183, no. 1–2 (2003): 137–153.

511

T. Gioia. Healing Songs. Durham, NC: Duke University Press, 2006.

512

G. Hempton, J. Grossmann. One Square Inch of Silence: One Man’s Search for Natural Silence in a Noisy World. New York: Free Press, 2009.

513

M. A. Denolle, T. Nissen-Meyer. “Quiet Anthropocene, Quiet Earth”. Science 369, no. 6509 (2020): 1299–1300.

514

G. L. Patricelli, J. L. Blickley. “Avian Communication in Urban Noise: Causes and Consequences of Vocal Adjustment”. Auk 123, no. 3 (2006): 639–649; J. W. C. Sun, P. A. Narins. “Anthropogenic Sounds Differentially Affect Amphibian Call Rate”. Biological Conservation 121, no. 3 (2005): 419–27; S. E. Parks et al. “Individual Right Whales Call Louder in increased Environmental Noise”. Biology Letters 7, no. 1 (2011): 33–35.

515

W. E. Wood, S. M. Yezerinac. “Song Sparrow (Melospiza Melodia) Song Varies with Urban Noise”. Auk 123, no. 3 (2006): 650–659.

516

E. P. Derryberry et al. “Singing in a Silent Spring: Birds Respond to a Half-Century Soundscape Reversion during the COVID-19 Shutdown”. Science 370, no. 6516 (2020): 575–579.

517

Вода, как и воздух, переносит звук; звуки, передаваемые по воде, тоже оказываются под влиянием антропогенного шума. Распространение звуков в разных средах – это интересная тема, но она выходит за рамки данной книги. Один известный пример – эффект шарика с гелием. Гелий имеет меньшую плотность, чем воздух, поэтому через него звук проходит быстрее, так что голос, проходящий через гелий, звучит выше. В эпизоде подкаста “Двадцать тысяч герц” от 2017 года (https://www.20k.org) обсуждаются звуки на разных планетах Солнечной системы, обладающих разной атмосферой.

518

A. Fernandez et al. “No Mass Strandings Since Sonar Ban”. Nature 497, no. 7449 (2013): 317.

519

Кен Бернс (род. 1953) – американский продюсер и режиссер документальных фильмов. – Прим. перев.

520

M. Waldman. My Fellow Americans: The Most Important Speeches of America’s Presidents, from George Washington to Barack Obama. Naperville, IL: Sourcebooks, 2010.

521

B. Bosker. “The End of Silence”. Atlantic, November 2019.

522

A. J. Blood, R. J. Zatorre. “Intensely Pleasurable Responses to Music Correlate with Activity in Brain Regions Implicated in Reward and Emotion”. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 98, no. 20 (2001): 11818–11823; V. N. Salimpoor et al. “Interactions between the Nucleus Accumbens and Auditory Cortices Predict Music Reward Value”. Science 340, no. 6129 (2013): 216–219; V. N. Salimpoor et al. “Anatomically Distinct Dopamine Release During Anticipation and Experience of Peak Emotion to Music”. Nature Neuroscience 14, no. 2 (2011): 257–262.

523

Шум обычно имеет постоянную “форму” (спектр частот). Акустические свойства речи, напротив, более разнообразны, но достаточно схожи у разных людей в отношении скорости произнесения слогов, динамического диапазона и частотного содержания.

524

N. Martinez-Molina et al. “Neural Correlates of Specific Musical Anhedonia”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 113, no. 46 (2016): E7337–345.

525

См. “Paris Police Step Up Anti-noise Patrols”, BBC News, July 25, 2020, https://www.bbc.com/news/av/world-europe-53521561/paris-police-step-up-anti-noise-patrols.

526

K. J. Cruickshanks et al. “Prevalence of Hearing Loss in Older Adults in Beaver Dam, Wisconsin – the Epidemiology of Hearing Loss Study”. American Journal of Epidemiology 148, no. 9 (1998): 879–886.

527

F. R. Lin et al. “Hearing Loss Prevalence and Risk Factors Among Older Adults in the United States”. Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences 66, no. 5 (2011): 582–590.

528

S. Anderson,d N. Kraus. “The Potential Role of the cABR in Assessment and Management of Hearing Impairment”. International Journal of Otolaryngology 2013, no. 604729 (2013): 1–10; H. Karawani et al. “Restoration of Sensory Input May Improve Cognitive and Neural Function”. Neuropsychologia 114 (2018): 203–213; H. Karawani et al. “Neural and Behavioral Changes After the Use of Hearing Aids”. Clinical Neurophysiology 129, no. 6 (2018): 1254–1267; K. A. Jenkins et al. “Effects of Amplification on Neural Phase Locking, Amplitude, and Latency to a Speech Syllable”. Ear and Hearing 39, no. 4 (2018): 810–824.

529

J. P. Walton et al. “Age-Related Alterations in the Neural Coding of Envelope Periodicities”. Journal of Neurophysiology 88, no. 2 (2002): 565–578.

530

D. M. Caspary et al. “Inhibitory Neurotransmission, Plasticity and Aging in the Mammalian Central Auditory System”. Journal of Experimental Biology 211, no. 11 (2008): 1781–1791; D. M. Caspary et al. “Age-Related GABAA Receptor Changes in Rat Auditory Cortex”. Neurobiology of Aging 34, no. 5 (2013): 1486–1496; J. R. Engle, G. H. Recanzone. “Characterizing Spatial Tuning Functions of Neurons in the Auditory Cortex of Young and Aged Monkeys: A New Perspective on Old Data”. Frontiers in Aging Neuroscience 4 (2012): 36; D. M. Caspary et al. “Age-Related Changes in the Inhibitory Response Properties of Dorsal Cochlear Nucleus Output Neurons: Role of Inhibitory Inputs”. Journal of Neuroscience 25, no. 47 (2005): 10952–10959; E. de Villers-Sidani et al. “Recovery of Functional and Structural Age-Related Changes in the Rat Primary Auditory Cortex with Operant Training”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 107, no. 31 (2010): 13900–13905; B. D. Richardson et al. “Reduced GABA (A) Receptor-Mediated Tonic Inhibition in Aged Rat Auditory Thalamus”. Journal of Neuroscience 33, no. 3 (2013): 1218–1227a; D. L. Juarez-Salinas et al. “Hierarchical and Serial Processing in the Spatial Auditory Cortical Pathway Is Degraded by Natural Aging”. Journal of Neuroscience 30, no. 44 (2010): 14795–14804.

531

W. C. Clapp et al. “Deficit in Switching between Functional Brain Networks Underlies the Impact of Multitasking on Working Memory in Older Adults”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 108 no. 17 (2011): 7212–7217; A. Gazzaley et al. “Top-Down Suppression Deficit Underlies Working Memory Impairment in Normal Aging”. Nature Neuroscience 8, no. 10 (2005): 1298–1300.

532

D. L. Juarez-Salinas et al. “Hierarchical and Serial Processing in the Spatial Auditory Cortical Pathway Is Degraded by Natural Aging”. Journal of Neuroscience 30, no. 44 (2010): 14795–14804.

533

R. Peters. “Ageing and the Brain”. Postgraduate Medical Journal 82, no. 964 (2006): 84–88.

534

T. A. Salthouse. “The Processing-Speed Theory of Adult Age Differences in Cognition”. Psychological Review 103 (3): 403–428; C. T. Albinet et al. “Processing Speed and Executive Functions in Cognitive Aging: How to Disentangle Their Mutual Relationship?” Brain and Cognition 79, no. 1 (2012): 1–11; R. Zacks et al. “Human Memory”. In Handbook of Aging and Cognition. Ed. F. Craik, T. Salthouse, 293–358. Mahwah, NJ: Erlbaum, 2000.

535

D. M. Caspary et al. “Inhibitory Neurotransmission, Plasticity and Aging in the Mammalian Central Auditory System”. Journal of Experimental Biology 211, no. 11 (2008): 1781–1791; D. L. Juarez-Salinas et al. “Hierarchical and Serial Processing in the Spatial Auditory Cortical Pathway Is Degraded by Natural Aging”. Journal of Neuroscience 30, no. 44 (2010): 14795–14804; J. J. Lister et al. “An Adaptive Clinical Test of Temporal Resolution: Age Effects”. International Journal of Audiology 50, no. 6 (2011): 367–374.

536

T. Salthouse. “Consequences of Age-Related Cognitive Declines”. Annual Review of Psychology 63 (2012): 201–226.

537

R. Katzman et al. “Clinical, Pathological, and Neurochemical Changes in Dementia – a Sub-group with Preserved Mental Status and Numerous Neocortical Plaques”. Annals of Neurology 23, no. 2 (1988): 138–144.

538

C. M. Tomaino. “Meeting the Complex Needs of Individuals with Dementia Through Music Therapy”. Music and Medicine 5, no. 4 (2013): 234–241.

539

S. Anderson et al. “Aging Affects Neural Precision of Speech Encoding”. Journal of Neuroscience 32, no. 41 (2012): 14156–14164.

540

B. U. Forstmann et al. “The Speed-Accuracy Tradeoff in the Elderly Brain: A Structural Model-Based Approach”. Journal of Neuroscience 31, no. 47 (2011): 17242–49; P. H. Lu et al. “Age-Related Slowing in Cognitive Processing Speed Is Associated with Myelin Integrity in a Very Healthy Elderly Sample”. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology 33, no. 10 (2011): 1059–1068.

541

S. Anderson et al. “Auditory Brainstem Response to Complex Sounds Predicts Self-Reported Speech-in-Noise Performance”. Journal of Speech, Language, and Hearing Research 56, no. 1 (2013): 31–43.

542

H. A. Glick, A. Sharma. “Cortical Neuroplasticity and Cognitive Function in Early-Stage, Mild-Moderate Hearing Loss: Evidence of Neurocognitive Benefit From Hearing Aid Use”. Frontiers in Neuroscience 14 (2020): 93.

543

Max Planck Institute for Human Development and Stanford Center on Longevity. A Consensus on the Brain Training Industry from the Scientific Community. http://longevity3.stanford.edu/blog/2014/10/15/the-consensus-on-the-brain-training-industry-from-the-scientific-community-2/.

544

S. Anderson et al. “Reversal of Age-Related Neural Timing Delays with Training”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110, no. 11 (2013): 4357–4362.

545

S. Anderson et al. “Partial Maintenance of Auditory-Based Cognitive Training Benefits in Older Adults”. Neuropsychologia 62 (2014): 286–296.

546

J. Verghese et al. “Leisure Activities and the Risk of Dementia in the Elderly”. New England Journal of Medicine 348, no. 25 (2003): 2508–2516; S. C. Moore et al. “Leisure Time Physical Activity of Moderate to Vigorous intensity and Mortality: A Large Pooled Cohort Analysis”. PLoS Medicine 9, no. 11 (2012): e1001335.

547

F. R. Lin et al. “Hearing Loss and Incident Dementia”. Archives of Neurology 68, no. 2 (2011): 214–220; R. K. Gurgel et al. “Relationship of Hearing Loss and Dementia: A Prospective, Population-Based Study”. Otology & Neurotology 35, no. 5 (2014): 775–781; F. R. Lin et al. “Hearing Loss and Cognitive Decline in Older Adults”. JAMA Internal Medicine 173, no. 4 (2013): 293–299. R. K. Gurgel et al. “Relationship of Hearing Loss and Dementia: A Prospective, Population-Based Study”. Otology & Neurotology 35, no. 5 (2014): 775–781; C. A. Peters et al. “Hearing Impairment as a Predictor of Cognitive Decline in Dementia”. Journal of the American Geriatrics Society 36, no. 11 (1998): 981–986.

548

G. Livingston et al. “Dementia Prevention, Intervention, and Care”. Lancet 390, no. 10113 (2017): 2673–2734.

549

G. A. Gates et al. “Auditory Dysfunction in Aging and Senile Dementia of the Alzheimer’s Type”. Archives in Neurology 52, no. 6 (1995): 626–634; G. A. Gates et al. “Central Auditory Dysfunction as a Harbinger of Alzheimer Dementia”. Archives of Otolaryngology – Head and Neck Surgery 137, no. 4 (2011): 390–395.

550

B. R. Zendel, C. Alain. “Musicians Experience Less Age-Related Decline in Central Auditory Processing”. Psychology and Aging 27, no. 2 (2012): 410–17; G. M. Bidelman, C. Alain. “Musical Training Orchestrates Coordinated Neuroplasticity in Auditory Brainstem and Cortex to Counteract Age-Related Declines in Categorical Vowel Perception”. Journal of Neuroscience 35, no. 3 (2015): 1240–1249.

551

B. Pladdy, A. MacKay. “The Relation between Instrumental Musical Activity and Cognitive Aging”. Neuropsychology 25, no. 3 (2011): 378–386.

552

A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience and the Aging Auditory System: Implications for Cognitive Abilities and Hearing Speech in Noise”. PLoS One 6, no. 5 (2011): e18082.

553

S. Anderson et al. “Aging Affects Neural Precision of Speech Encoding”. Journal of Neuroscience 32, no. 41 (2012): 14156–14164; A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience Strengthens the Neural Representation of Sounds Important for Communication in Middle-Aged Adults”. Frontiers in Aging Neuroscience 4, no. 30 (2012): 1–12.

554

A. Parbery-Clark et al. “Musical Experience and the Aging Auditory System: Implications for Cognitive Abilities and Hearing Speech in Noise”. PLoS One 6, no. 5 (2011): e18082; A. Parbery-Clark et al. “Musicians Change Their Tune: How Hearing Loss Alters the Neural Code”. Hearing Research 302 (2013): 121–131.

555

E. Skoe, N. Kraus. “A Little Goes a Long Way: How the Adult Brain Is Shaped by Musical Training in Childhood”. Journal of Neuroscience 32, no. 34 (2012): 11507–11510; T. White-Schwoch et al. “Older Adults Benefit from Music Training Early in Life: Biological Evidence for Long-Term Training-Driven Plasticity”. Journal of Neuroscience 33, no. 45 (2012): 17667–17674.

556

S. W. Threlkeld et al. “Early Acoustic Discrimination Experience Ameliorates Auditory Processing Deficits in Male Rats with Cortical Developmental Disruption”. International Journal of Developmental Neuroscience 27, no. 4 (2009): 321–328; E. C. Sarro, D. H. Sanes. “The Cost and Benefit of Juvenile Training on Adult Perceptual Skill”. Journal of Neuroscience 31, no. 14 (2011): 5383–5391; N. D. Engineer et al. “Environmental Enrichment Improves Response Strength, Threshold, Selectivity, and Latency of Auditory Cortex Neurons”. Journal of Neurophysiology 92, no. 1 (2004): 73–82.

557

B. Hanna-Pladdy, A. MacKay. “The Relation between Instrumental Musical Activity and Cognitive Aging”. Neuropsychology 25, no. 3 (2011): 378–386; B. Hanna-Pladdy, B. Gajewski. “Recent and Past Musical Activity Predicts Cognitive Aging Variability: Direct Comparison with General Lifestyle Activities”. Frontiers in Human Neuroscience 6 (2012): 198.

558

E. de Villers-Sidani et al. “Recovery of Functional and Structural Age-Related Changes in the Rat Primary Auditory Cortex with Operant Training”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 107, no. 31 (2010): 13900–13905; E. de Villers-Sidani, M. M. Merzenich. “Lifelong Plasticity in the Rat Auditory Cortex: Basic Mechanisms and Role of Sensory Experience”. Progress in Brain Research 191 (2011): 119–131; J. M. Cisneros-Franco et al. “A Brain Without Brakes: Reduced Inhibition Is Associated with Enhanced but Dysregulated Plasticity in the Aged Rat Auditory Cortex”. eNeuro 5, no. 4 (2018).

559

E. Dubinsky et al. “Short-Term Choir Singing Supports Speech-in-Noise Perception and Neural Pitch Strength in Older Adults with Age-Related Hearing Loss”. Frontiers in Neuroscience 13 (2019): 1153.

560

B. R. Zendel et al. “Musical Training Improves the Ability to Understand Speech-in-Noise in Older Adults”. Neurobiology of Aging 81 (2019): 102–115.

561

J. A. Bugos. “The Effects of Bimanual Coordination in Music Interventions on Executive Functions in Aging Adults”. Frontiers in Integrative Neuroscience 13 (2019): 68.

562

J. K. Johnson et al. “Quality of Life (QOL) of Older Adult Community Choral Singers in Finland”. International Psychogeriatrics 25, no. 7 (2013): 1055–1064; J. K. Johnson et al. “A Community Choir Intervention to Promote Well-Being Among Diverse Older Adults: Results from the Community of Voices Trial”. Journals of Gerontology Series B: Psychological Sciences and Social Sciences (2018): ttps://doi.org/10.1093/geronb/gby132.

563

G. D. Cohen et al. “The Impact of Professionally Conducted Cultural Programs on the Physical Health, Mental Health, and Social Functioning of Older Adults”. Gerontologist 46, no. 6 (2006): 726–734.

564

J. K. Johnson et al. “Quality of Life (QOL) of Older Adult Community Choral Singers in Finland”. International Psychogeriatrics 25, no. 7 (2013): 1055–1064; T. SÄrkÄmÖ et al. “Pattern of Emotional Benefits Induced by Regular Singing and Music Listening in Dementia”. Journal of the American Geriatrics Society 64, no. 2 (2016): 439–440; T. SÄrkÄmÖ et al. “Cognitive, Emotional, and Social Benefits of Regular Musical Activities in Early Dementia: Randomized Controlled Study”. Gerontologist 54, no. 4 (2014): 634–650.

565

E. Bialystok et al. “Bilingualism, Aging, and Cognitive Control: Evidence from the Simon Task”. Psychology and Aging 19, no. 2 (2004): 290–303.

566

T. A. Schweizer et al. “Bilingualism as a Contributor to Cognitive Reserve: Evidence from Brain Atrophy in Alzheimer’s Disease”. Cortex 48, no. 8 (2012): 991–996.

567

E. Woumans et al. “Bilingualism Delays Clinical Manifestation of Alzheimer’s Disease”. Bilingualism: Language and Cognition 18, no. 3 (2015): 568–574; F. I. Craik et al. “Delaying the Onset of Alzheimer Disease: Bilingualism as a Form of Cognitive Reserve”. Neurology 75, no. 19 (2010): 1726–1729.

568

H. Kraus, R. P. Hirschland. “Muscular Fitness and Health”. Journal of the American Association for Health, Physical Education, and Recreation 24, no. 10 (1953): 17–19; H. Kraus, R. P. Hirschland. “Muscular Fitness and Orthopedic Disability”. New York State Journal of Medicine 54, no. 2 (1954): 212–215.

569

R. H. Boyle. “The Report That Shocked the President”. Sports Illustrated, August 15, 1955.

570

C. H. Hillman et al. “Be Smart, Exercise Your Heart: Exercise Effects on Brain and Cognition”. Nature Reviews Neuroscience 9, no. 1 (2008): 58–65; M. W. Voss et al. “Are Expert Athletes ‘Expert’ in the Cognitive Laboratory? A Meta-Analytic Review of Cognition and Sport Expertise”. Applied Cognitive Psychology 24, no. 6 (2010): 812–826; F. M. Iaia, J. Bangsbo. “Speed Endurance Training Is a Powerful Stimulus for Physiological Adaptations and Performance Improvements of Athletes”. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports 20, Suppl. 2 (2010): 11–23; T. R. Bashore et al. “Exposing an ‘Intangible’ Cognitive Skill Among Collegiate Football Players: II. Enhanced Response Impulse Control”. Frontiers in Psychology 9 (2018): 1496; Centers for Disease Control and Prevention, The Association between School Based Physical Activity, Including Physical Education, and Academic Performance. Atlanta: US Department of Health and Human Services, 2010.

571

B. Draganski et al. “Neuroplasticity: Changes in Grey Matter Induced by Training”. Nature 427, no. 6972 (2004): 311–312; M. Taubert et al. “Dynamic Properties of Human Brain Structure: Learning-Related Changes in Cortical Areas and Associated Fiber Connections”. Journal of Neuroscience 30, no. 35 (2010): 11670–11667; C. Sampaio-Baptista et al. “Gray Matter Volume Is Associated with Rate of Subsequent Skill Learning After a Long Term Training Intervention”. Neuroimage 96 (2014): 158–166; T. R. Bashore et al. “Exposing an ‘Intangible’ Cognitive Skill Among Collegiate Football Players: II. Enhanced Response Impulse Control”. Frontiers in Psychology 9 (2018): 1496.

572

I. A. McKenzie et al. “Motor Skill Learning Requires Active Central Myelination”. Science 346, no. 6207 (2014): 318–322.

573

T. Takeuchi. “Auditory Information in Playing Tennis”. Perceptual and Motor Skills 76, no. 3, pt. 2 (1993): 1323–1328; C. Kennel et al. “Auditory Reafferences: The Influence of Real-Time Feedback on Movement Control”. Frontiers in Psychology 6 (2015): 69; F. Sors et al. “The Contribution of Early Auditory and Visual Information to the Discrimination of Shot Power in Ball Sports”. Psychology of Sport and Exercise 31 (2017): 44–51; M. Murgia et al. “Recognising One’s Own Motor Actions Through Sound: The Role of Temporal Factors”, Perception 41, no. 8 (2012): 976–987; I. Camponogara et al. “Expert Players Accurately Detect an Opponent’s Movement Intentions Through Sound Alone”. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance 43, no. 2 (2017): 348–359; N. Schaffert et al. “A Review on the Relationship between Sound and Movement in Sports and Rehabilitation”. Frontiers in Psychology 10 (2019): 244.

574

J. Krizman et al. “Play Sports for a Quieter Brain: Evidence from Division I Collegiate Athletes”. Sports Health 12, no. 2 (2020): 154–158.

575

E. Skoe et al. “The Impoverished Brain: Disparities in Maternal Education Affect the Neural Response to Sound”. Journal of Neuroscience 33, no. 44 (2013): 17221–17231; H. Luo et al. “Blast-Induced Tinnitus and Spontaneous Activity Changes in the Rat Inferior Colliculus”. Neuroscience Letters 580 (2014): 47–51; W. H. Mulders, D. Robertson. “Development of Hyperactivity After Acoustic Trauma in the Guinea Pig Inferior Colliculus”. Hearing Research 298 (2013): 104–108.

576

C. H. Hillman et al. “Be Smart, Exercise Your Heart: Exercise Effects on Brain and Cognition”. Nature Reviews Neuroscience 9, no. 1 (2008): 58–65; S. E. Fox et al. “How the Timing and Quality of Early Experiences Influence the Development of Brain Architecture”. Child Development 81, no. 1 (2010): 28–40.

577

“Centers for Disease Control and Prevention, Nonfatal Traumatic Brain injuries Related to Sports and Recreation Activities Among Persons Aged <= 19 Years – United States, 2001–2009”. Morbidity and Mortality Weekly Report 60, no. 39 (2011): 1337–1342.

578

N. Kounang. “Former NFLers Call for End to Tackle Football for Kids”. CNN Health, March 18, 2018, https://www.cnn.com/2018/01/18/health/nfl-no-tackle-football-kids/index.html.

579

L. S. M. Johnson. “Return to Play Guidelines Cannot Solve the Football-Related Concussion Problem”. Journal of School Health 82, no. 4 (2012): 180–185.

580

H. S. Martland. “Punch Drunk”. Journal of the American Medical Association 91 (1928): 1103–1107.

581

A. P. Kontos et al. “Depression and Neurocognitive Performance After Concussion Among Male and Female High School and Collegiate Athletes”. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation 93, no. 10 (2012): 1751–1756; R. D. Moore et al. “Neurophysiological Correlates of Persistent Psycho-Affective Alterations in Athletes with a History of Concussion”. Brain Imaging and Behavior 10 (2016): 1108; L. M. Mainwaring et al. “Emotional Response to Sport Concussion Compared to ACL Injury”. Brain Injury 24, no. 4 (2010): 589–597.

582

В настоящее время посмертное исследование тканей мозга – единственный способ однозначного диагностирования ХТЭ. Доказательством ХТЭ служит наличие аномальных пучков фосфорилированного тау-белка. Этот же признак есть и при болезни Альцгеймера.

583

B. M. Asken et al. “Research Gaps and Controversies in Chronic Traumatic Encephalopathy: A Review”. JAMA Neurology 74, no. 10 (2017): 1255–1262.

584

J. Mez et al. “Clinicopathological Evaluation of Chronic Traumatic Encephalopathy in Players of American Football”. Journal of the American Medical Association 318, no. 4 (2017): 360–370.

585

Например, когда в одном исследовании было показано, что более 20 % сотрясений мозга в американском футболе случается при кик-оффе мяча, Лига плюща перенесла кик-офф с 35-ярдовой линии на 40-ярдовую, что привело к удвоению тачбэков и соответствующему сокращению числа быстрых и рискованных попыток возврата мяча. С введением новых правил число сотрясений мозга сократилось за первый же год. Начиная с 2016 года в играх Национальной футбольной лиги тачбэк располагается с 25-ярдовой линии, чтобы не побуждать ресивера рисковать возвращением мяча из конечной зоны. Говорят даже, что Лига рассматривает возможность отмены кик-оффов. Более строгое судейство и ужесточение наказаний снизили количество запрещенных блокировок и грубой атаки пасующего или кикера. Независимым врачам, наблюдающим за игрой, разрешено выводить игроков из игры, чтобы провести проверку на сотрясение мозга. А вот пример из другого вида спорта: Союз европейских футбольных ассоциаций настаивает на увеличении времени, отведенного на оценку травмы головы. А Международный совет регби несколько снизил высоту запрещенного “высокого захвата”, чтобы снизить вероятность травмы головы.

586

L. de Beaumont et al. “Persistent Motor System Abnormalities in Formerly Concussed Athletes”. Journal of Athletic Training 46, no. 3 (2017): 234–240; D. M. Bernstein. “Information Processing Difficulty Long After Self-Reported Concussion”. Journal of the International Neuropsychological Society 8, no. 5 (2002): 673–682; R. D. Moore et al. “Sport-Related Concussion and Sensory Function in Young Adults”. Journal of Athletic Training 49, no. 1 (2014): 36–41; M. B. Pontifex et al. “The Association between Mild Traumatic Brain Injury History and Cognitive Control”. Neuropsychologia 47, no. 14 (2009): 3210–3216; R. D. Moore et al. “The Persistent Influence of Concussive Injuries on Cognitive Control and Neuroelectric Function”. Journal of Athletic Training 49, no. 1 (2014): 24–35; H. G. Belanger, R. D. Vanderploeg. “The Neuropsychological Impact of Sports-Related Concussion: A Meta-Analysis”. Journal of the International Neuropsychological Society 11, no. 4 (2005): 345–357; R. S. Moser et al. “Prolonged Effects of Concussion in High School Athletes”. Neurosurgery 57, no. 2 (2005): 300–306; G. L. Iverson et al. “Cumulative Effects of Concussion in Amateur Athletes”. Brain Injury 18, no. 5 (2004): 433–443.

587

Arnold Starr. https://www.arnoldstarrart.com.

588

C. Grillon et al. “Brainstem Auditory-Evoked Potentials to Different Rates and Intensities of Stimulation in Schizophrenics”. Biological Psychiatry 28, no. 9 (1990): 819–823; J. KÄllstrand et al. “Lateral Asymmetry and Reduced Forward Masking Effect in Early Brainstem Auditory Evoked Responses in Schizophrenia”. Psychiatry Research 196, no. 2–3 (2012): 188–193; E. Lahat et al. “BAEP Studies in Children with Attention Deficit Disorder”. Developmental Medicine and Child Neurology 37, no. 2 (1995): 119–123; S. Otto-Meyer et al. “Children with Autism Spectrum Disorder Have Unstable Neural Responses to Sound”. Experimental Brain Research 236, no. 3 (2018): 733–743; N. M. Russo et al. “Deficient Brainstem Encoding of Pitch in Children with Autism Spectrum Disorders”. Clinical Neurophysiology 119, no. 8 (2008): 1720–1731; N. M. Russo et al. “Brainstem Transcription of Speech Is Disrupted in Children with Autism Spectrum Disorders”. Developmental Science 12, no. 4 (2009): 557–567; G. M. Bidelman et al. “Mild Cognitive Impairment Is Characterized by Deficient Brainstem and Cortical Representations of Speech”. Journal of Neuroscience 37, no. 13 (2017): 3610–3620; H. Tachibana et al. “Brainstem Auditory Evoked Potentials in Patients with Multi-Infarct Dementia and Dementia of the Alzheimer Type”. International Journal of Neuroscience 48, no. 3–4 (1989): 325–331; H. Nakamura et al. “Auditory Nerve and Brainstem Responses in Newborn Infants with Hyperbilirubinemia”. Pediatrics 75, no. 4 (1985): 703–8; V. WahlstrÖm et al. “Auditory Brainstem Response as a Diagnostic Tool for Patients Suffering from Schizophrenia, Attention Deficit Hyperactivity Disorder, and Bipolar Disorder: Protocol”. JMIR Research Protocols 4, no. 1 (2015): e16; H. Tachibana et al. “Short-Latency Somatosensory and Brainstem Auditory Evoked Potentials in Patients with Parkinson’s Disease”. International Journal of Neuroscience 44, no. 3–4 (1989): 321–326; G. Paludetti et al. Auditory Brainstem Responses (ABR) in Multiple Sclerosis. Scandinavian Audiology 14, no. 1 (1985): 27–34; T. White-Schwoch et al. Auditory Neurophysiology Reveals Central Nervous System Dysfunction in HIV–Infected Individuals, Clinical Neurophysiology 131 (2020): 1827–1832; E. Castello et al. Neurotological Auditory Brain Stem Response Findings in Human Immunodeficiency Virus-Positive Patients without Neurologic Manifestations. Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology 107, no. 12 (1988): 1054–1060.

589

P. McCrory et al. Consensus Statement on Concussion in Sport – the 5th international Conference on Concussion in Sport Held in Berlin, October 2016. British Journal of Sports Medicine 51 (2017): 838–847.

590

F. J. Gallun et al. Performance on Tests of Central Auditory Processing by individuals Exposed to High-Intensity Blasts. Journal of Rehabilitation Research and Development 49, no. 7 (2012): 1005–1025.

591

E. C. Thompson et al. Difficulty Hearing in Noise: A Sequela of Concussion in Children, Brain Injury 32, no. 6 (2018): 763–769; C. Turgeon et al. Auditory Processing After Sport-Related Concussions. Ear and Hearing 32, no. 5 (2011): 667–670; P. O. Bergemalm, B. Lyxell. Appearances Are Deceptive? Long-Term Cognitive and Central Auditory Sequelae from Closed Head Injury. International Journal of Audiology 44, no. 1 (2005): 39–49; J. L. Cockrell, S. A. Gregory. Audiological Deficits in Brain-Injured Children and Adolescents. Brain Injury 6, no. 3 (1992): 261–266.

592

L. A. Nelson et al. Effects of Interactive Metronome Therapy on Cognitive Functioning after Blast-Related Brain Injury: A Randomized Controlled Pilot Trial. Neuropsychology 27, no. 6 (2013): 666–679.

593

C. C. Giza, D. A. Hovda. The New Neurometabolic Cascade of Concussion. Neurosurgery 75, suppl. 4 (2014): S24–33.

594

Y. Aoki et al. Diffusion Tensor Imaging Studies of Mild Traumatic Brain Injury: A Meta-Analysis. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry 83, no. 9 (2012): 870–876. A. A. Hirad et al. A Common Neural Signature of Brain Injury in Concussion and Subconcussion. Science Advances 5, no. 8 (2019): eaau3460. M. ThÉriault et al. Electrophysiological Abnormalities in Well Functioning Multiple Concussed Athletes. Brain Injury 23, no. 11 (2009): 899–906; S. J. Segalowitz et al. P300 Event-Related Potential Decrements in Well-Functioning University Students with Mild Head Injury. Brain and Cognition 45, no. 3 (2001): 342–356; R. Pratap-Chand et al. Cognitive Evoked Potential (P300): A Metric for Cerebral Concussion. Acta Neurologica Scandinavica 78, no. 3 (1988): 185–189; N. Gosselin et al. Neurophysiological Anomalies in Symptomatic and Asymptomatic Concussed Athletes. Neurosurgery 58, no. 6 (2006): 1151–1161.

595

R. M. Amanipour et al. Impact of Mild Traumatic Brain Injury on Auditory Brain Stem Dysfunction in Mouse Model, Conference Proceedings: Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, (2016): 1854–1857; J. H. Noseworthy et al. Auditory Brainstem Responses in Postconcussion Syndrome. Archives of Neurology 38, no. 5 (1981): 275–278; F. Ottaviani et al. Auditory Brain-Stem (ABRs) and Middle Latency Auditory Responses (MLRs) in the Prognosis of Severely Head-Injured Patients, Electroencephalography and Clinical Neurophysiology 65, no. 3 (1986): 196–202; A. Matsumura et al. Prediction of the Reversibility of the Brain Stem Dysfunction in Head injury Patients: MRI and Auditory Brain Stem Response Study, in Recent Advances in Neurotraumatology, ed. N. Nakamura, T. Hashimoto, and M. Yasue (Tokyo: Springer Japan, 1993), 192–195.

596

S. K. Munjal et al. Relationship between Severity of Traumatic Brain Injury (TBI) and Extent of Auditory Dysfunction. Brain Injury 24, no. 3 (2010): 525–532; Y. Haglund, H. E. Persson. Does Swedish Amateur Boxing Lead to Chronic Brain Damage? 3. A Retrospective Clinical Neurophysiological Study, Acta Neurologica Scandinavica 82, no. 6 (1990): 353–360; C. NÖlle et al. Pathophysiological Changes of the Central Auditory Pathway After Blunt Trauma of the Head. Journal of Neurotrauma 21, no. 3 (2004): 251–258.

597

E. C. Thompson et al. Difficulty Hearing in Noise: a Sequela of Concussion in Children. Brain Injury 32, no. 6 (2018): 763–769.

598

N. Kraus et al. Auditory Biological Marker of Concussion in Children. Scientific Reports 6 (2016): 39009.

599

G. Rauterkus et al. Baseline, Retest, and Post-injury Profiles of Auditory Neural Function in Collegiate Football Players. International Journal of Audiology (2021). https://doi.org/10.1080/14992027.2020. 1860261; K. R. Vander Werff, B. Rieger. Brainstem Evoked Potential Indices of Subcortical Auditory Processing After Mild Traumatic Brain Injury. Ear and Hearing 38, no. 4 (2017): e200–214.

600

J. P. L. Brokx, S. G. Nooteboom. Intonation and the Perceptual Separation of Simultaneous Voices. Journal of Phonetics 10, no. 1 (1982): 23–36; V. Summers, M. R. Leek. F0 Processing and the Separation of Competing Speech Signals by Listeners with Normal Hearing and with Hearing Loss. Journal of Speech, Language, and Hearing Research 41, no. 6 (1998): 1294–1306.

601

В любом диагностическом методе важно отличать чувствительность и специфичность. Чувствительность – это вероятность получения истинно положительных результатов: сколько людей с подтвержденным другими методами сотрясением мозга имели соответствующую картину FFR? Специфичность – это вероятность истинно отрицательных результатов: сколько людей из контрольной группы без сотрясения были справедливо признаны здоровыми на основании FFR?

602

N. Kraus et al. The Neural Legacy of a Single Concussion. Neuroscience Letters 646 (2017): 21–23.

603

S. Abrahams et al. Risk Factors for Sports Concussion: An Evidence-Based Systematic Review. British Journal of Sports Medicine 48, no. 2 (2014): 91–97.

604

T. White-Schwoch et al. Baseline Profiles of Auditory, Vestibular, and Visual Functions in Youth Tackle Football Players. Concussion 4, no. 4 (2020): CNC66; T. White-Schwoch et al. Performance on Auditory, Vestibular, and Visual Tests Is Stable Across Two Seasons of Youth Tackle Football. Brain Injury 34 (2020): 236–244.

605

P. Weinberger, C. Burton. The Effect of Sonication on the Growth of Some Tree Seeds. Canadian Journal of Forest Research – Revue Canadienne De Recherche Forestiere 11, no. 4 (1981): 840–844.

606

H. Takahashi et al. Growth Promotion by Vibration At 50 Hz in Rice and Cucumber Seedlings. Plant and Cell Physiology 32, no. 5 (1991): 729–732.

607

Реакция на звук в той или иной форме была обнаружена учеными также для окры, кабачков, капусты, хризантем, перцев и помидоров.

608

M. Gagliano et al. Tuned In: Plant Roots Use Sound to Locate Water. Oecologia 184, no. 1 (2017): 151–160.

609

M. Gagliano et al. Towards Understanding Plant Bioacoustics. Trends in Plant Science 17, no. 6 (2012): 323–325.

610

S. Buchmann et al. In: A Natural History of the Sonoran Desert, ed. M. A. Dimmit, P. W. Comus, S. J. Phillips, and L. M. Brewer (Oakland: University of California Press, 2015), 124–129.

611

T. A. C. Gordon et al. Acoustic Enrichment Can Enhance Fish Community Development on Degraded Coral Reef Habitat. Nature Communications 10, no. 1 (2019): 5414.

612

A. T. Woods et al. Effect of Background Noise on Food Perception. Food Quality and Preference 22, no. 1 (2011): 42–47.

613

C. Spence et al. Airline Noise and the Taste of Umami. Flavour 3, no. 2 (2014): 1–4.

614

M. Cobb. The Idea of the Brain: The Past and Future of Neuroscienc. New York: Basic Books, 2020; V. S. Ramachandran and S. Blakeslee. Phantoms in the Brain: Human Nature and the Architecture of the Mind. New York: William Morrow, 1998.

615

A. D. Patel. “Evolutionary Music Cognition: Cross-Species Studies”. In Foundations in Music Psychology: Theory and Research. Ed. P. J. Rentfrow and D. Levitin. Cambridge, MA: MIT Press, 2019. Pp. 459–501.

616

G. Gigerenzer. Gut Feelings: The Intelligence of the Unconscious. New York: Viking, 2007.

617

R. G. Geen. “Effects of Attack and Uncontrollable Noise on Aggression”. Journal of Research in Personality 12, no. 1 (1978): 15–29.

Content

Нина Краус
Мозг слушает. Как создается осмысленный звуковой мир

Введение О звуковом разуме: партнерство между звуком и мозгом

Часть I Как работает звук

Глава 1 Сигналы из внешнего мира

Глава 2 Сигналы внутри головы

Глава 3 Обучение: соединение внешних и внутренних сигналов

Глава 4 На пути к слушающему мозгу

Часть II Наше звуковое “я”

Глава 5 Музыка – это джекпот: чувствуем, мыслим, движемся, ощущаем

Глава 6 Ритм: снаружи и внутри головы

Глава 7 Звук – основа речи

Глава 8 Музыка и речь: партнерство

Глава 9 Двуязычный мозг

Глава 10 Пение птиц

Глава 11 Шум: прекратите шуметь, у меня мозги лопаются

Глава 12 Звуковой разум и старение

Глава 13 Звук и здоровье мозга: спортсмены и сотрясения

Глава 14 Наше звуковое прошлое, настоящее и будущее

Благодарности

Словарь терминов

Примечания