Центр речи оказался неоднородным

Человек выражает свои мысли словами, шимпанзе для выражения мыслей словами не пользуются. Ученые продолжают исследовать причины и механизмы смены этих коммуникативных методов. Фото с сайта languagetrainers.co.uk

Как известно, членораздельная речь формируется главным образом в особой зоне мозга, называемой зоной Брока. Немецкие ученые провели детальное анатомирование этой зоны и обнаружили существенную цитологическую и функциональную неоднородность в пределах этой зоны. В ходе исследования удалось обнаружить левополушарную асимметрию в распределении мускаринового рецептора, связанного у человека с уровнем интеллекта. Это исследование открывает широчайшие перспективы для более детального анализа происхождения и эволюции лингвистических способностей человека разумного.

Возникновение и эволюция членораздельной речи связаны со специализацией особых областей мозга, одна из самых значительных из которых — зона Брока. Зона Брока занимает задний отдел нижней лобной извилины и иннервирует мускулатуру, связанную с оформлением речи. У человека она явно асимметрична: у 94% правшей речь организуется за счет функционирования именно левого полушария — размеры и конфигурация зоны Брока в левом полушарии отличаются от своего правополушарного отражения. Интересно отметить, что разные участки зоны Брока по-разному увеличены у мужчин и женщин, как это было недавно показано немецко-голландской командой нейрофизиологов.

Зона Брока (скорее, ее аналоги) изучалась и у различных приматов, а в последнее время появились работы, в которых доказывалась левополушарная асимметрия у обезьян. Так, Уильям Хопкинс (William D. Hopkins) попытался доказать, что левое полушарие у шимпанзе, подобно человеческому, больше, чем правое. А затем, в последующем исследовании, он с помощью томографии определил, что у шимпанзе нижняя лобная извилина и окружающие области возбуждается при воспроизведении коммуникативных сигналов. При этом возбуждение левого полушария интенсивнее, чем правого. Другими словами, генерализованная функция этой области — коммуникативная сигнализация, и она была развита у общего предка шимпанзе и человека.

В 2009 году Хопкинс в соавторстве с Шервудом (Chet C. Sherwood) опубликовал новое исследование, в котором некоторым образом переосмыслил свои предыдущие результаты. На анатомическом материале эти ученые тщательным образом измерили площадь и объем зоны Брока у шимпанзе и пересчитали нейроны, входящие в эту область. И... асимметрия в анатомическом строении мозга у обезьян не подтвердилась! Правда, у части обезьян регистрировалось 10-процентное увеличение объема и числа нейронов левого полушария по сравнению с правым, но примерно такая же часть обезьян характеризовалась обратным соотношением — увеличением правого полушария по сравнению с левым. Анатомическая асимметрия зоны Брока у обезьян оказалась довольно изменчивой. Вероятно, как предположили ученые, дело здесь не столько в анатомии, сколько в функциональной специфике правого и левого полушария, а она формируется за счет различий в нейронных связях этой части мозга с другими. Нужно, однако, подчеркнуть, что в ходе этой кропотливой работы были получены точные количественные сравнения зоны Брока человека и шимпанзе. Они со всей безусловностью говорят о «человечности» зоны Брока. Мозг человека в 3,6 раз (в среднем) больше мозга шимпанзе, а левополушарная зона Брока, определяемая по анатомическим особенностям, в 6,0–6,6 раза больше соответствующей области у обезьян. Не это ли доказательство, что специализация именно этой области наделила мудростью человека разумного.

Таким образом, для выяснения путей специализации высших интеллектуальных функций у человека потребуется, во-первых, уточнять нейронные пути, направляющиеся к зоне Брока и ее аналогам у обезьян, во-вторых, детализировать анатомическую специализацию зоны Брока у человека. Одно из интересных исследований, проведенных в русле второго направления, опубликовано в журнале PLoS Biology. Авторы статьи — немецкие ученые из Дюссельдорфского и Ахенского университетов и Института Макса Планка — проследили пространственное распределение рецепторов нейромедиаторов для картирования этой зоны мозга. По своим анатомическим и цитологическим особенностям зона Брока традиционно подразделяется на две части, известные как области 44 и 45 на известной карте Бродманна. К ним прилегает также лингвистически важная область 47. Более дробных подразделений этой области не предлагалось, так как их попросту не удавалось выявить обычными методами анатомирования. Но метод картирования по рецепторам нейромедиаторов позволил выявить цитологические и функциональные подразделения этой зоны. В основе этого метода лежит простая идея о том, что скопления различных по функциям рецепторов гипотетически должны быть связаны и с функциональной неоднородностью мозга.

Ученые обрисовали области с различной плотностью рецепторов 6 нейромедиаторов. Область 44 разделилась на дорсальную и вентральную, область 45 — на переднюю и заднюю, также выделились две различных подобласти в покрышке лобной извилины. Кроме того, дифференцировались по рецепторам и прилежащие к зоне Брока области. В связи с этими результатами появились дополнительные аспекты сравнения зоны мозга человека и других приматов; полезно также выяснить, какова регуляторная деятельность новых подразделений. Ясно, что эта работа обязательно будет проделана в скором будущем.

Но нам интересно узнать, не выявилась ли лево-правополушарная асимметрия в распределении нейромедиаторов и, соответственно, асимметрия этих цитофункциональных областей. Ведь именно она определила эволюционно значимую мишень эволюционных преобразований человеческого интеллекта. Действительно, такая нашлась. Эта асимметрия оказалась связана с распределением мускариновых рецепторов M2. В области 44 (и в вентральной, и в дорсальной ее части) в левом полушарии обнаружено сгущение рецепторов M2.

Вряд ли мы должны сильно удивиться этому результату. Мускариновый рецептор M2 и связанные с ним нейромедиаторы регулирует работу сердца, мелких кровеносных сосудов, но также он связан со многими важнейшими аспектами высшей нервной деятельности. Он участвует в нейрофизиологических процессах запоминания, концентрации внимания и распознавания. В последние годы ученые получили вполне надежные доказательства его участия в формировании интеллекта человека. Связь между вариабельностью гена мускаринового рецептора CHRМ2 и IQ показана в работе американских ученых под руководством Дэниела Дика из Университета Вашингтона в Сент-Луисе. Вариабельность по числу нуклеотидных замен в этом гене прямо связана с уровнем изменчивости IQ. И, как указано авторами в заключении, это чуть ли не единственный ген, для которого эту связь удалось надежно доказать.

В работе Дика с коллегами имеются ссылки и на другие исследования, в которых подтверждается участие гена M2 в формировании интеллекта. В частности, интересно исследование датских генетиков, в котором присутствие трех нуклеотидных замен в некодирующих участках гена увязывалось с повышенным IQ. Это исследование было проведено с участием братьев и сестер (включая и однояйцовых близнецов), поэтому можно говорить о наследовании гена рецептора M2 и, следовательно, наследовании высокого или низкого интеллекта. Таким образом, все эти исследования вкупе очертили три причины, по которым эволюционистам следует обратить на этот ген самое пристальное внимание. Во-первых, доказана его связь с уровнем IQ, во-вторых, пока нам известен только один левополушарный асимметричный рецептор, и это рецептор M2. И в-третьих, у человека по сравнению с шимпанзе зона 44, в которой этот рецептор лучше всего представлен, увеличилась больше (в 6,6 раз), чем зона 45 (в 6 раз).

Источники:
1) Katrin Amunts, Marianne Lenzen, Angela D. Friederici, Axel Schleicher, Patricia Morosan, Nicola Palomero-Gallagher, Karl Zilles. Broca’s Region: Novel Organizational Principles and Multiple Receptor Mapping // PLoS Biol 8(9): e1000489. Doi:10.1371/journal.pbio.1000489. September 21, 2010.
2) Michael Balter. Chimp Study Offers New Clues to Language // Science. July 31, 2009.
3) Natalie M. Schenker, William D. Hopkins, Muhammad A. Spocter, Amy R. Garrison, Chery D. Stimpson, Joseph M. Erwin, Patrick R. Hof, Chet C. Sherwood. Broca's Area Homologue in Chimpanzees (Pan troglodytes): Probabilistic Mapping, Asymmetry, and Comparison to Humans (полный текст — PDF, 1,5 Мб) // Cerebral Cortex. V. 20 (3). P. 730-742. Doi:10.1093/cercor/bhp138. March 2010. First published online: July 20, 2009.

Елена Наймарк