Нейроны аналогии - это нейроны памяти, возбуждающиеся на основе фазовой синхронизации
Новиков Н.Б.
Аспирант Института психологии РАН
Россия, г. Москва
Аннотация
Недавно мы решили подготовить обновленное (дополненное) издание книги "1000 аналогий, изменивших науку" [1]. При этом возникла необходимость в том, чтобы собрать и проанализировать новые данные относительно влияния генетических и средовых факторов на формирование человеческого интеллекта. В процессе этой работы стало ясно, что концепция универсальной грамматики Ноама Хомского, постулирующая существование "грамматических" генов, практически опровергнута. То есть количество фактов, противоречащих этой теории, достигло критической массы. Исследование того, как ребенок осваивает язык и грамматические правила, а также создает новые слова, показывает, что фундаментальную роль в этих лингвистических явлениях играет мыслительная операция аналогия. Нужно ответить на вопрос: как ребенок выполняет эту операцию? Фазовая синхронизация импульсной активности удаленных нейронных ансамблей - механизм, позволяющий объяснить, каким образом детский мозг генерирует лингвистические аналогии.
Ключевые слова: память, ансамбли нейронов, импульсная активность, фазовая синхронизация, ассоциативное связывание слов, мыслительная операция аналогии.
Novikov N.B.
Postgraduate Student, Institute of Psychology RAS
Russia, Moscow
Recently we decided to prepare an updated (enlarged) edition of the book "1000 analogies that changed science" [1]. At the same time, it became necessary to collect and analyze new data on the influence of genetic and environmental factors on the formation of human intelligence. In the course of this work, it became clear that Noam Chomsky's concept of universal grammar, which postulates the existence of "grammatical" genes, has practically been refuted. That is, the number of facts contradicting this theory has reached critical mass. The study of how a child learns language and grammatical rules, as well as creates new words, shows that the mental operation of analogy plays a fundamental role in these linguistic phenomena. It is necessary to answer the question: how does the child perform this operation? Phase synchronization of the impulse activity of distant neural ensembles is a mechanism that makes it possible to explain how the child's brain generates linguistic analogies.
Key words: memory, ensembles of neurons, impulse activity, phase synchronization, associative linking of words, mental operation of analogy.
Как была опровергнута концепция универсальной грамматики Н. Хомского
Концепция универсальной грамматики Н. Хомского возникла в конце 1950-х годов в качестве противовеса теории бихевиористов, которая сводила процесс освоения языка ребенком преимущественно к разным способам имитации ребенком речи взрослых. Сторонники бихевиористского направления, лидером которых был Беррес Фредерик Скиннер (1904 -1990), предполагали, что речь ребенка формируется благодаря тому, что он постоянно подражает речевому поведению взрослых, заимствуя у них информацию о значении слов, способах их использования и правилах построения предложений. Бихевиористы справедливо утверждали, что взрослые часто исправляют ошибки в речи детей, но ориентация сторонников Б.Ф. Скиннера на развитие парадигмы оперантного обусловливания (теории "стимул - реакция") и скептическое отношение к поиску связи между мозгом и поведением организма привели к возникновению альтернативной концепции. Этой концепцией и явилась теория универсальной грамматики Н. Хомского. По мнению Н. Хомского, подобно тому, как разнообразие результатов, генерируемых вычислительной машиной (компьютером), обусловлено тем, что в "мозг" машины встроена программа и правила переработки информации, так и в мозг ребенка от рождения встроена программа универсальной грамматики, подсказывающая детям, как выделять синтаксические модели в речи родителей. Эта программа - всеобъемлющая схема, план, на основе которого можно получать неограниченное число предложений из ограниченного числа слов.
Трудно не заметить определенное сходство между универсальной грамматикой Н. Хомского и "универсальным алгоритмом" Г. Лейбница, который рассматривался немецким математиком как способ познания "всех истин Вселенной" без обращения к результатам опыта и эксперимента, в том числе без обращения к индуктивным методам обобщения этих результатов. Это неслучайное сходство, так как проект "универсального алгоритма" Г. Лейбница опирался на концепцию познания Р. Декарта - того самого, у которого Н. Хомский заимствовал идею врожденного знания, трансформировав ее в постулат о врожденной природе программы универсальной грамматики, встроенной в мозг детей. Этот постулат он обосновывал, в основном, двумя аргументами: 1) ребенок постигает родной язык удивительно быстро, настолько быстро, что можно говорить о самопроизвольности (автономности) этого процесса постижения; 2) обезьяны не способны овладеть какой-либо формой речи, поэтому все попытки обучить их языку бесперспективны.
Н. Хомский сформулировал три основных (ключевых) положения своей концепции. Согласно первому положению, в мозг каждого человека встроена генетическая программа, "кодирующая" универсальную грамматику, глубинные синтаксические структуры. То есть существуют "грамматические" гены. Согласно второму утверждению, дети осваивают язык без всяких инструкций со стороны взрослых. Иначе говоря, язык - это сложный навык, который развивается в ребенке самопроизвольно, без каких-либо систематических наставлений, которые исходили бы от родителей. Наконец, третье положение - грамматика не зависит от семантики (значения).
Сомнения в справедливости третьего положения возникли достаточно рано. Еще Джордж Лакофф (род. 1941 г.), один из первых учеников Н. Хомского, обратил внимание на существование фактов, противоречащих постулату о независимости грамматики от семантики в реальном речевом поведении людей. В статье [2], в интервью Дж. Лакофф говорит: "Главная идея Хомского заключается в том, что грамматика не зависит от семантики (значения), и это мне уже тогда показалось странным. Позже выяснилось, что это не только странно, но и в корне ошибочно! Я стал смотреть на примеры предложений и их грамматику и заметил, что в каждом примере грамматика напрямую зависела от значения. Наречия места, скажем, непосредственно зависят от направления движения. Необходимо понимать значение глагола и смысл всего предложения, чтобы понять, как грамматически работают наречия. Контекст невероятно важен! Эмпирическим путем я доказал, что сугубо математическая теория Хомского просто не работает в реальной жизни, я убедил в этом и других его учеников первого поколения, а он разозлился и стал атаковать меня и остальных. На любые самые убедительные эмпирические примеры он отвечает, что в грамматике есть только одно правило - рекурсия" [2].
Здесь мы не станем останавливаться на идее рекурсии, которую Н. Хомский изложил в соавторстве с В. Фитчем и М. Хаузером в 2002 г. в статье [3]. Заметим лишь, что в данной публикации Н. Хомский заявил, что фундаментальным принципом универсальной грамматики является рекурсия
- алгоритм, который, по его мнению, открывает бесконечные возможности конструирования предложений путем встраивания друг в друга одинаковых синтагм. Идея рекурсии Н. Хомского была опровергнута в 2005 г. американским лингвистом Д. Эвереттом, который обнаружил, что в языке амазонских индейцев "пираха" нет рекурсии. А другой американский лингвист Д. Бикертон показал [4], что несправедливость идеи рекурсии может быть продемонстрирована без обращения к анализу языка "пираха".
Первое положение теории универсальной грамматики Н. Хомского (утверждение о существовании "грамматических" генов) подверглось критике после того, как ученые разобрались в механизмах активности генов и выяснили, что же они кодируют. Оказалось, что гены не могут кодировать набор правил грамматики, тех правил, которые позволяют, как отмечено выше, получать неограниченное число предложений из ограниченного числа слов.
Этот момент хорошо описан в книге Светланы Бурлак "Происхождение языка" [5]: ".. .Гены в принципе не могут кодировать грамматические правила
- каждый ген является единицей транскрипции, отрезком ДНК, на базе которого синтезируется одна молекула РНК (информационная, рибосомная, транспортная или регуляторная). Записать на него программу типа "ставь подлежащее перед сказуемым" или "ставь подлежащее после сказуемого" (с тем, чтобы потом можно было "перещелкнуть переключатель" между этими двумя возможными вариантами), по-видимому, технически невозможно. Соответственно, присущая человеку "врожденная языковая способность" предстает не как набор предзаданных правил универсальной грамматики, а как стремление искать структуру и "заполнять пустые клетки" в логически - по презумпции - организованной "таблице" коммуникативной системы. Авторы многих работ признают, что врожденными являются не свойства грамматики языка, а свойства механизма его усвоения, не детали коммуникативной системы, а "механизмы их выведения" из поведения окружающих" [5].
Наконец, второе положение концепции Н. Хомского (о первом и третьем мы уже сказали), а именно утверждение о том, что дети осваивают язык самопроизвольно, без всяких инструкций со стороны взрослых, опровергнуто в замечательных экспериментах Патриции Куль (Patricia Kuhl), руководителя Института исследований мозга при Вашингтонском университете. Патриция Куль (2003) показала, что дети осваивают язык и грамматические правила в постоянном взаимодействии со взрослыми и сверстниками. Наибольшую известность приобрели ее эксперименты, в которых 9-месячных детей обучали мандаринскому диалекту китайского языка.
В этих экспериментах Патрицию Куль и ее сотрудников интересовало, как способности младенцев к статистическому обучению помогут им выучить фонемы мандаринского диалекта. В первой группе девятимесячные дети слышали речь китайских учителей, игравших с ними на полу с книжками и игрушками. В двух других группах дети тоже слушали речь на этом языке. Одной из групп показывали видео, где люди говорили по-китайски. Другая группа слушала только аудиозапись. В четвертой, контрольной группе дети вообще не слышали китайской речи, с ними играли американские студенты с теми же книжками и игрушками, которые были у первой группы. Всё это продолжалось на протяжении 12 занятий в течение месяца.
Потом младенцев всех четырех групп тестировали в лаборатории, чтобы оценить их способность выделять фонемы китайского языка. Только дети, общавшиеся с носителями китайского языка, научились выделять эти фонемы. Их восприятие было таким же, как у младенцев из Тайбэя (столицы Тайваня), слышавших речь своих родителей на протяжении первых 11 месяцев жизни.
Патриция Куль резюмирует [6]: "Дети, слышавшие китайский язык на видео или аудиозаписях, ничему не научились. Их способность различать китайские фонемы не отличалась от того, что наблюдалось в контрольной группе, где, как и ожидалось, она сохранилась на том же уровне, который был до начала эксперимента. Результаты исследования доказывают, что мозг ребенка не учится пассивно (без инструкций, как думал Н. Хомский - Н.Н. Б.). Для того чтобы произошло обучение, младенец должен взаимодействовать с другими людьми. Я называю это "социальный канал". Такой же механизм задействован при обучении коммуникационным сигналам у многих видов животных" [6, с.153].
Эти исследования П.Куль, поставившие под сомнение утверждение Н. Хомского (и его соратника Стивена Пинкера) о том, что дети обучаются языку без каких-либо инструкций и наставлений со стороны взрослых, произвели большое впечатление на ученых и всех, кто интересуется речевым онтогенезом. Так, обобщая результаты П. Куль, инженер-акустик по образованию Тревор Кокс в книге "Зачем мы говорим" [7] отмечает: "Следовательно, чтобы стимулировать развитие голоса и языка ребенка и его социальных и когнитивных навыков, нужен дуэт родителя и ребенка. Поэтому неудивительно, что младенцы очень быстро научаются смотреть и лепетать, чтобы обратить на себя внимание других и учиться. Они даже подстраивают свой лепет в подражание слушателю; в одном исследовании было отмечено, что в присутствии отца младенцы используют более низкие частоты, чем в присутствии матери. Если вы любите совмещать свои родительские обязанности и смартфон, будьте осторожны: с четырехмесячного возраста дети точно знают, когда окружающие не обращают на них внимания! Младенец очень тонко манипулирует поведением других людей, потому что для овладения языком ему необходима правильная информация, например, чтобы родитель указывал на предмет и называл его" [7].
Исследованиями Патриции Куль также восхищаются Дана Саскинд, Лесли Левинтер-Саскинд и Бет Саскинд в книге "Тридцать миллионов слов" [8] : "Языку нельзя научиться пассивно, а только с помощью ответной реакции окружающих и социального взаимодействия. Лингвистический обмен ролями в ходе воспитания ребенка выступает главным фактором для изучения языка и образования, его значимость переоценить невозможно. Одно из моих любимых исследований Патриции Куль прекрасно это подтверждает. Девятимесячные американские младенцы слушали китайскую речь. Половине малышей мама произносила слова с теплой материнской интонацией, а другие дети слышали те же китайские слова, с такой же материнской интонацией, но записанные на аудио- или видеопленку. После двенадцати лабораторных сеансов младенцы, слышавшие речь непосредственно от живого человека, могли распознавать звуки китайского языка. А как же те, кто слушал запись? Вы уже догадались. Ничего не могли" [8, с.81]. нейронный мозг детский
Эксперименты Патриции Куль, раскрывающие механизм взаимодействия ребенка со взрослыми в ходе освоения речи
Не ограничиваясь констатацией факта взаимодействия ребенка со взрослыми в процессе речевого развития, П. Куль поставила задачу выяснить механизмы, посредством которых осуществляется это взаимодействие, позволяя ребенку быстро изучать семантику (значение) слов и расширять свой словарный запас. Обычно говорящий смотрит на то, о чем он говорит. П. Куль установила, что когда ребенок следит за взглядом взрослого (говорящего), он без труда определяет связь между звучащим словом и тем предметом, которому соответствует это слово. То есть слежение за взглядом взрослого дает ребенку возможность "уловить" смысловое значение того или иного слова.
"Если дети смотрят в глаза родителям, - пишет Патриция Куль, - то получают социальные подсказки, ускоряющие следующую стадию освоения языка - понимание смысла слов. Эндрю Мельцофф (Andrew Meltzoff) из Вашингтонского университета показал, что дети, прослеживающие направления взгляда взрослых, набирают больший словарный запас в первые два года жизни, чем те, кто не следит за движением глаз. Связь между взглядом и речью имеет большое значение, и это позволяет отчасти объяснить, почему простой просмотр обучающего видео не дает такого эффекта. В группе, где учителем китайского был человек, дети могли видеть, как преподаватель смотрит на объект, когда называет его. Движение глаз обеспечивало связь между словом и объектом. В июле 2015 г. мы опубликовали статью о том, что когда учитель испанского показывает новую игрушку и говорит о ней, ребенок заучивает новые фонемы и слова, переводя взгляд с преподавателя на игрушку, а не фокусируясь на чем-то одном. Это подтверждает мою теорию о том, что младенцам для обучения языку нужно социальное взаимодействие" [6, с.153].