Речевые механизмы мозга

Многочисленные исследования показывают принципиальную сложность механизма речевой деятельности человека, а также то, что язык — это динамическая система, которая формируется постепенно в связи с нейрофизиологическими закономерностями развития всех функциональных систем организма.

Понятие о функциональной системе определяется как широкое функциональное объединение различно локализованных структур и процессов на основе получения конечного (приспособительного) эффекта (П.К. Анохин).

К моменту рождения обычно достигается минимальное обеспечение функции, усложняющейся в процессе взаимодействия со средой. Как уже отмечалось, формирование функциональных систем, связанных с высшей нервной деятельностью, в значительной степени обусловлено условиями среды и воспитания.

Развитие речи подчинено общим закономерностям формирования функциональных систем. Несмотря на то, что ребенок родится с готовыми к функционированию органами артикуляции, необходим длительный подготовительный период, прежде чем он овладеет возможностью произносить членораздельные звуки речи.

Ребенок первых месяцев жизни избирательно чувствителен к звукам человеческого голоса. С помощью взрослого он не только удовлетворяет свои биологические нужды, но и получает многообразные слуховые, зрительные, тактильные, двигательно-кинестетические и другие ощущения, которые являются основой для развития его речи и интеллекта.

Важнейшим фактором, стимулирующим дальнейшее развитие и совершенствование функциональной системы (системообразующий фактор), согласно теории П.К. Анохина, является конкретный результат деятельности системы. Для речевой системы таким полезным результатом является коммуникация, которая и составляет основную и онтогенетически более раннюю функцию речи (В.А. Артемов, Н.И. Жинкин, А.А. Леонтьев и др.).

Исследование физиологических механизмов речи показало, что семантический уровень речевой функциональной системы вступает в деятельность сразу по принципу «минимального обеспечения», т.е. тогда, когда его анатомо-физиологические механизмы еще не достигли достаточного созревания. В связи с этим ребенок начинает понимать, а затем уже произносить первые слова и предложения. Таким образом, система начинает функционировать, обеспечивая приспособление ребенка к специфической социальной среде, еще до ее окончательного созревания.

У детей первых лет жизни имеется количественное несоответствие между понимаемым и используемым активно словарным запасом. Чем меньше ребенок, тем этот разрыв больше. Установлено, что речеслуховой анализатор оказывается готовым к функционированию на интонационном, а затем и на семантическом уровне раньше речедвигательного.

По этим же закономерностям происходит формирование экспрессивной речи: на втором году жизни ребенок начинает общаться с окружающими при помощи отдельных слов и звукосочетаний, выполняющих для него функцию предложения, добиваясь таким путем конечного результата — речевого общения. Ведущую смысловую нагрузку в таком «высказывании» выполняет интонация. Это еще раз свидетельствует о том, что речевая система вступает в действие по принципу «минимального обеспечения». Для логопеда все эти данные имеют большое значение как в аспекте понимания большой ранимости неокрепшей речевой системы в первые годы жизни ребенка и разработки мероприятий, предупреждающих возможные речевые расстройства, так и в аспекте анализа речевых нарушений у детей и их коррекции.

Одним из основных положений теории функциональных систем является принцип «экономичности функционирования» системы. Согласно этому положению, система функционирует по принципу динамических временных связей, что позволяет одновременно включать в деятельность огромное число нейронов и синаптических образований, добиваясь их взаимодействия. Конкретным результатом такого взаимодействия является освобождение от избыточных степеней свободы, ненужных для получения данного конкретного результата, и сохранение всех тех степеней свободы, которые способствуют его получению (П.К. Анохин). Эти закономерности проявляются в процессе усвоения ребенком родного языка, которое происходит в определенной последовательности по мере созревания нервно-мышечного аппарата органов артикуляции. У детей с церебральным параличом эта закономерность часто нарушается ввиду поражения нервно-мышечного аппарата всей двигательной системы и органов речи. Поэтому артикуляционные движения у детей с церебральным параличом требуют огромных нервно-мышечных усилий, что приводит к вторичным компенсаторным проявлениям. Например, могут наблюдаться повышенная тормозимость речевой функции, трудность вступления в речевое общение, речевой негативизм, задержанное формирование фразовой речи, привычка к однословным стереотипным ответам. В этих случаях у логопеда возникают большие трудности в аспекте дифференциации различных форм речевых расстройств. Понимание принципа «экономичности функционирования» речевой системы позволит логопеду более правильно отграничить первичные ведущие проявления речевого нарушения от вторичных проявлений, связанных с процессом приспособления ребенка к своему дефекту.

Необходимым условием функционирования речевой системы в целом является своевременное созревание и включение ее отдельных компонентов в координированную деятельность.

Сложность структурно-функциональной организации механизмов речи определяет то, что дефектность любого ее звена приводит к нарушению формирования речевой деятельности.

Если у взрослых потеря речи в результате органического поражения мозга имеет достаточно четкие особенности в зависимости от локализации, то у детей, мозг которых находится в стадии интенсивного развития, эти особенности являются менее четкими и менее связанными с локальными очагами поражения. Для понимания нарушений речевого развития у детей наибольшее значение имеет теория функциональных систем. Согласно этой теории, при формировании любого приспособительного акта большую роль играет исходная доминирующая мотивация, которая имеет первостепенное значение для развития речевой деятельности.

Как известно, мотив, с точки зрения психологии речи, является первым звеном порождения речевого высказывания. Мотив — это потребность выразить в речевом высказывании определенное содержание. В осуществлении исходной доминирующей мотивации большое значение имеют множественные восходящие активирующие влияния подкорково-стволовых образований на кору головного мозга. При поражении этих отделов, что нередко имеет место у детей с церебральным параличом, могут наблюдаться выраженные нарушения мотивационной сферы. При тяжелых поражениях речь как средство коммуникации может полностью отсутствовать, так как у ребенка нет мотива (стремления) к общению. Недостаточность мотивации к речевому общению у детей с церебральным параличом может быть связана с ошибками воспитания, когда родители, сверхопекая больного ребенка, предупреждают все его желания, исключая тем самым для него необходимость речевого общения.

Согласно данным нейролингвистики, как процесс порождения речевого высказывания (кодирования), так и процесс понимания речевого сообщения (декодирования) включают в себя одни и те же звенья: мотив и основную мысль высказывания, его семантическую запись, внутреннюю и внешнюю речь. Этот процесс осуществляется при непосредственном участии ряда совместно работающих мозговых структур. Однако, как отмечает А.Р. Лурия, каждая из этих структур вносит свой специальный вклад в построение речевой функциональной системы.

Для порождения речевого высказывания необходимо, чтобы мозг имел возможность принять и переработать соответствующую информацию с помощью языка. В речевой функциональной системе эту роль играет так называемый афферентный корковый синтез, при помощи которого интегрируется полученная мозгом информация. Эта функция осуществляется вторичными отделами левой височной или теменно-затылочной области. При поражении этого звена возникают модально специфические нарушения (зрительные, слуховые, пространственно-кинестетические). На основании экспериментальных и клинических исследований В. Пенфильд и Л. Робертс (1964) пришли к выводу о ведущей роли в осуществлении процесса речи задней височно-теменной области.

Важным компонентом любой функциональной системы является звено, где реализуется принятие решения и программируется действие. Эту функцию применительно к речи выполняют премоторнолобные отделы мозга. Роль плана или программы в развертывании сложного целенаправленного действия выступает в тесной взаимосвязи со следующим звеном функциональной системы — аппаратом предвидения, или так называемым акцептором действия. При помощи этого механизма осуществляется постоянное сопоставление программы действия с параметрами реально выполненного действия. Важную роль в функционировании этого звена играют лобные отделы мозга (А.Р. Лурия, П.К. Анохин, К.В. Судаков).

Каждая фраза представляет собой определенную линейную последовательность слов. Однако порождение речевого высказывания не происходит чисто механически от первого слова к последнему. В настоящее время полагают, что речевой механизм работает как сложная система с элементами опережения и обратной связи. Внешне выраженному высказыванию предшествует так называемый этап антиципации (опережения), на котором происходит некое предвосхищение содержания будущей фразы. А.А. Леонтьев определяет этот этап как этап «внутреннего программирования».

В специальной литературе подчеркивается различие между внутренней речью в виде внутреннего говорения и подготовительным этапом внешней речи. По данным Т.Н. Ушаковой, этап антиципации «досинтаксичен», т.е. на нем еще не выделяются функциональные структуры, соответствующие конкретным грамматическим формам. Автор полагает, что на этапе антиципации происходит активизация генерализованных второсигнальных структур «вербальных сетей», в частности фиксирующих парадигматические структуры. Для выделения из них изолированных структур, соответствующих отдельным словам, необходим процесс дифференциации, т.е. включение специальных механизмов, направленных на выбор формы слова. Предполагается, что в основе этих механизмов лежит возникновение структурно организованной активизации базовых второсигнальных элементов, соответствующих каждому слову формируемого предложения. Базовые элементы второй сигнальной системы составляют ее первый уровень. Они представляют собой функциональные образования мозга в виде системы временных связей, которые формируются между различными анализаторами, воспринимающими звучание слова, его произнесение и непосредственное впечатление от называемых этим словом объектов. Можно предположить, что эти базовые элементы второй сигнальной системы и представляют собой «глубинные грамматические структуры» (А.Р. Лурия).

В процессе развития второй сигнальной системы ребенок вначале овладевает глубинными структурами языка, которые характеризуются немногочисленными правилами построения. Их деятельность приводит в основном к репродукции, воспроизведению зафиксированных ранее следов. Вероятно, на этом уровне ребенок усваивает основные значения слов. Эти структуры служат как бы промежуточным звеном как для перехода от мысли к речи и формированию развернутого речевого высказывания, так и для перехода от развернутой речи к мысли. Предполагается, что формирование этих элементов происходит с включением различных отделов мозга, и в частности верхней височной (21-е и 22-е архитектонические поля по Бродману), теменно-затылочной (поля 37, 39, 40) и лобной (поля 44 и 45) областей.

По мере усвоения языка и накопления жизненного опыта формируется следующий уровень второй сигнальной системы. На этом уровне базовые элементы объединяются множественными временными связями, образуя сложную вербальную сеть или «семантические поля». На этом уровне каждое слово возбуждает сложную систему связей, актуализирует определенные «семантические поля». Лексические единицы определяют содержание высказывания как в системе парадигматических отношений, так и синтагматических связей. Парадигматическое соотношение отдельных лексических значений является процессом симультанного синтеза отдельных элементов информации. Оно составляет основу образования понятий.

При помощи синтагматических связей отдельные слова объединяются в целые высказывания в виде серийной (последовательной) организации речевых процессов.

Таким образом, на этом уровне слово приобретает не только значение, но и смысл. Вокруг каждой лексической единицы создается сеть связей. При этом преобладающую роль играют смысловые связи, которые тормозят звуковое сходство. Эти механизмы составляют основу формирования «поверхностных грамматических структур языка» (А.Р. Лурия). В основе второго уровня речевой деятельности лежат динамические временные связи.

Механизмы речи связаны с целостной, иерархической организацией деятельности мозга, включающей несколько звеньев, каждое из которых вносит свой специфический вклад в характер речевой деятельности.

Первым звеном речевой функциональной системы являются воспринимающие исходную информацию рецепторные приборы (слух, зрение, рецепторы чувствительности). В структуре механизмов речи главным рецепторным аппаратом является слуховой анализатор. Поэтому при его отсутствии или недостаточности процесс формирования речи существенно нарушается. Кроме слуховой системы, в приеме речевых сообщений принимают участие и зрительные системы. На начальных этапах речь развивается в значительной степени на основе врожденных рефлексов подражания. При этом ребенок использует не только слух, но и зрение. Не случайно, что период активного гуления и лепета совпадает с развитием способности длительно фиксировать взор на артикуляции говорящего. Поэтому наиболее рано у ребенка появляются гласные и губные звуки, которые он не только слышит, но и «видит».

Важную роль играет зрение в развитии начального понимания обращенной речи. Вначале понимание речи развивается на основе условного сочетательного рефлекса: ребенок в конкретной ситуации одновременно видит предмет и слышит его словесное обозначение. Для развития этой функции первостепенное значение имеет образование интегративной связи между слуховым и зрительным анализаторами. Важную роль играет зрение и в развитии письменной речи. У детей с дефектами зрения возникают специфические речевые расстройства.

К системам начального рецептивного звена относятся также кинестетические ощущения, которые сигнализируют о положении органов артикуляции и всего тела.

При недостаточности речевых кинестезии нарушается развитие речи: ребенок длительное время неправильно произносит звуки, с трудом овладевает звуковым и звукобуквенным анализом. Кроме того, нарушается развитие слухоречевой памяти, обусловливающее недоразвитие лексико-грамматической стороны речи. Таким образом, взаимодействие трех ведущих воспринимающих систем (слуховой, зрительной и кинестетической) является необходимым условием развития речи ребенка. Это взаимодействие приобретает важнейшее значение в периоды ее наиболее интенсивного формирования.

Второе звено — это сложные корковые системы, осуществляющие переработку, хранение поступающей информации, выработку программы ответного действия и непосредственный перевод исходной семантической записи в схему развернутого речевого высказывания. Это звено включает в себя специфические речевые системы, которые представлены корковыми структурами левого полушария. Они состоят из миллионов и миллиардов нервных клеток, которые объединены в динамические системы, имеющие между собой многочисленные ассоциативные связи.

Анализ нейрофизиологических механизмов речи основывается на принципе динамической локализации функций. Этот принцип впервые был сформулирован И.П. Павловым, который рассматривал кору головного мозга как сложную систему многих анализаторов. В процессе нервно-психической деятельности между нервными клетками различных функциональных систем устанавливаются временные нервные связи. Особые динамические временные связи составляют физиологическую основу речевой деятельности. В образовании временных связей важное значение придается двигательному анализатору.

Идея динамической локализации функций получила свое дальнейшее развитие в исследованиях Н.А. Бернштейна, П.К. Анохина, А.Р. Лурия, А.Н. Леонтьева. Динамическая локализация функций предполагает, что в осуществлении сложных психических процессов принимают участие различные мозговые структуры. Эти структуры начинают функционировать одновременно или последовательно. Каждая структура при целостной комплексной работе мозга вносит свой специфический вклад в осуществление той или иной функции. «Речевой процесс опирается на ряд совместно работающих зон мозговой коры, каждая из которых имеет свое специфическое значение для организации речевой деятельности в целом»[2].

Поэтому речь может нарушаться при поражении различных корковых мозговых структур. Эти нарушения будут иметь различный характер в зависимости от локализации поражения.

В осуществлении второго звена речевой деятельности большое значение имеют вторичные зоны коры с широко развитыми ассоциативными нейронами, по которым возбуждение передается в более глубокие отделы коры. Эти вторичные корковые зоны имеют тесные связи с подкорковыми образованиями.

Еще более сложными по строению являются третичные зоны коры. В них происходит «перекрытие» корковых концов различных функциональных систем.

Согласно современным представлениям, важнейшими корковыми речевыми зонами являются основная, передняя и верхняя.

1. Основная речевая зона находится в задней височной области левого полушария. Эта зона имеет ведущее значение в анализе, переработке и хранении речевой информации. При поражении этой зоны возникают наиболее тяжелые речевые расстройства.

2. Передняя речевая зона находится в моторной коре левого полушария в непосредственной близости от нижней части центральной (роландической) извилины. Эта зона имеет отношение к моторным механизмам речи, к программе речевого высказывания, а также, вероятно, к процессу перевода исходной семантической записи в схему развернутого речевого высказывания. При поражении этой зоны возникают тяжелые нарушения моторной речи. Однако считается, что они более обратимы, чем речевые расстройства, возникающие при поражении основной речевой зоны.

3. Верхняя речевая зона (дополнительная моторная зона) находится в дополнительной моторной области левого полушария в непосредственной близости от верхней части центральной извилины. Считается, что при поражении этой зоны речевые расстройства выражены в меньшей степени и более обратимы.

Однако при оценке этих данных необходимо учитывать, что они получены в процессе исследования взрослых больных.

В работе корковых моторных речевых зон важное значение имеет обратная кинестетическая афферентация от всех речевых зон коры, а также подкорковых отделов мозга, ретикулярной формации ствола мозга и зрительного бугра. Кинестетические импульсы, идущие от речевой мускулатуры в кору головного мозга, усиливаются действием ретикулярной формации ствола мозга и зрительного бугра и вызывают как общую (неспецифическую), так и избирательную (специфическую) активацию речевых зон коры, что имеет ведущее значение в механизмах речевой деятельности, особенно в период становления детской речи. Речедвигательная афферентация играет важную роль не только в развитии моторной речи, но и в процессе формирования умственных действий. Известно, что дети на начальных этапах усвоения нового отвлеченного материала интенсивно проговаривают его вслух (усиливая тем самым кинестетическую афферентацию), затем шепотом и, наконец, про себя. При этом возникают слуховые и речедвигательные раздражения (слухо-кинестетическая интеграция), что создает возбуждение в коре головного мозга, облегчая тем самым осуществление умственной деятельности.

Механизмы порождения речевого высказывания и понимания речевого сообщения основаны на высшей интеграции речевых процессов, обеспечиваемой целостной работой мозга при прямом участии корковых речевых зон левого полушария. Межуточные звенья речевой функциональной системы характеризуются большой пластичностью и способностью к взаимной замене.

Третье звено речевой функциональной системы реализует передачу речевых сообщений. Это звено имеет сложную сенсомоторную организацию. Речевая артикуляция осуществляется в результате комплексной деятельности пирамидной, экстрапирамидной и мозжечковой систем с участием кинестетической афферентации. Важное значение в реализации артикуляционного акта имеют нижняя лобная извилина, зоны передней центральной извилины, где представлена иннервация органов артикуляции, зоны задней центральной извилины, где происходит анализ кинестетических ощущений, поступающих от речевой мускулатуры. Большое значение в осуществлении моторной речи имеют подкорковые отделы мозга и их связи, мозжечок и прилегающие к нему структуры, проводящие пути, черепно-мозговые нервы, иннервирующие речевую мускулатуру и их ядра.

Таким образом, речевая деятельность осуществляется по принципу объединения различных регулирующих центров и проводящих путей в единую функциональную систему. Для полноценной речевой деятельности необходима слаженная работа трех основных звеньев речевой функциональной системы. Речевые нарушения возникают при поражении каждого из этих звеньев. Поражение того или иного звена вызывает специфические речевые расстройства.

При поражении первого звена возникают различные отставания в развитии речи, которые имеют специфический характер, зависящий от структуры ведущего дефекта (нарушения слуховой, зрительной или кинестетической афферентации). Естественно, что нарушения речи наиболее выражены при врожденных или рано возникших дефектах слуха. Особенности развития словесной речи у слабослышащих и глухих детей широко представлены в литературе.

В литературе дается описание своеобразия развития речи у детей с патологией зрения. Отмечено также, что в основе овладения этими детьми речью лежат общие с нормой основные закономерности. Однако отмечаются и характерные особенности в динамике поэтапного становления речи, в накоплении словаря (нередко запас слов превышает число образов предметов). Имеются особенности и в усвоении выразительных средств речи.

Однако все эти особенности не затрагивают основу языкового развития, собственно процессы кодирования и декодирования речевого высказывания.

Совершенно другой характер имеют речевые нарушения при поражении второго звена речевой функциональной системы. Эти нарушения иногда называют расстройствами речи коркового генеза. У взрослых это различные формы афазии, у детей — алалии.

Эти формы речевых расстройств характеризуются специфическими нарушениями основных звеньев языкового процесса — кодирования или декодирования. В зависимости от специфики поражения мозга может нарушаться либо производство языковых операций в процессе порождения речи на различных его этапах, либо процесс понимания речевого сообщения тоже на различных его этапах.

Эти нарушения представляют наибольшую сложность для диагностики. Для диагностики речевых нарушений коркового генеза важное значение имеет нейролингвистический анализ порождения речевого высказывания и наличие представления о функциональном значении различных отделов мозга для речевой деятельности.

Процесс формирования речевого высказывания (согласно А.Р. Лурия) включает в себя следующие этапы: мотив высказывания; замысел высказывания; первичная «семантическая запись»; внутренняя речь; формирование развернутого речевого высказывания.

Декодирование речевого сообщения предполагает понимание значения слов, фразы, смысла сообщения, внутреннего смысла (подтекста) высказывания.

Каждый из этих этапов может специфически нарушаться при поражении второго звена речевой функциональной системы. Эти речевые нарушения нередко пронизывают всю психическую деятельность.

При поражении третьего звена речевой функциональной системы нарушается иннервация речевой мускулатуры (т.е. расстраивается непосредственно двигательный механизм речи)'.

Возникает нарушение звукопроизносительной стороны речи — дизартрия, которая имеет различные проявления в зависимости от локализации поражения. В этих случаях специфические звенья языкового процесса, т.е. операции кодирования и декодирования, остаются первично сохранными.

Таким образом, представленные данные определяют важные принципы анализа речевых нарушений у детей с церебральным параличом: принцип единства биологического и социального и принцип системного подхода к строению речевой деятельности.

Для диагностики речевых нарушений у детей с церебральным параличом, кроме того, важно знание роли различных участков мозга в речевой деятельности.