Согласно результатам нового исследования, человеческая речь может быть следствием возникновения генетической мутации. Неврологи из Массачусетского технологического института обнаружили, что вариация гена FOXP2 возникла более чем полмиллиона лет назад и это событие могло предшествовать возникновению языка.
На практике учёные продемонстрировали, что человеческая версия гена FOXP2 облегчает конвертацию нового приобретённого опыта в рутинные знания и навыки. Эксперимент на мышах показал, что животные, чей организм экспрессирует этот "человеческий" ген, быстрее справляются с когнитивными задачами, чем их сородичи, не подвергавшиеся генной модификации.
"Полученные данные также свидетельствуют о том, что терапия FOXP2 может помочь людям изучать языки, будь то иностранный язык или родной. Мы определили, что ключевой компонент познания речи — это способность когнитивно преобразовывать новые звукосочетания в слова посредством создания ассоциативной пары. К примеру, человек понимает, что такое "стакан", поскольку, когда он услышал это слово впервые, то увидел предмет, который он обозначает", — рассказывает ведущий автор исследования Энн Грейбил (Ann Graybiel).
Открытие может также указывать на то, что мутация "гена речи" ответственна и за другие когнитивные навыки, уникальные для человека. Вариация FOXP2 связана с особым родом обучения, который позволяет строить сознательные ассоциативные пары.
Известно, что все виды животных имеют свою систему взаимодействия друг с другом. Некоторые пользуются языком жестов, у некоторых развита "культура" вокализаций, а волки и вовсе способны понять друг друга по выразительному взгляду, но лишь человек способен общаться с сородичами при помощи речи и языка.
Впервые "гены речи" были обнаружены у членов семьи, которые имели серьёзные трудности в воспроизведении и понимании речи. Тогда врачи определили, что эти люди являются носителями мутации FOXP2.
Позднее в 2009 году учёные провели эксперимент на мышах. Их клетки заставили экспрессировать человеческий белок FOXP2, который отличается от мышиного всего на две аминокислоты. Тогда исследователи обнаружили, что у генно-модифицированных мышей появилось больше дендритов в полосатом теле — зоне мозга, ответственной за формирование привычек. Более того, у ГМО-мышей сформировалось больше синапсов между нейронами.
Теперь же неврологи изучили поведенческие эффекты, вызванные заменой гена FOXP2. В рамках эксперимента с ГМО-мышами, чьи клетки экспрессировали человеческую версию FOXP2, оказалось, что такие животные лучше справляются с преодолением Т-образного лабиринта.
Первая фаза этого типа обучения требует использования декларативной памяти, или памяти для событий и мест. Со временем сигналы памяти становятся привычкой и обрабатываются процедурной памятью, которая требуется для выполнения рутинных задач, например, для включения электрического чайника.
Для проверки степени взаимодействия двух типов памяти у ГМО-мышей учёные запустили грызунов в другой лабиринт, так называемый перекрёстный. Мыши с человческой версией FOXP2 ни в чём не превзошли сородичей из контрольной группы. Так исследователи поняли, что для выполнения такого рода когнитивных задач требуется всего один тип памяти, в отличие от восприятия и воспроизведения речи.
Белок, экспрессируемый геном FOXP2, является фактором транскрипции, то есть он способен активизировать и дезактивировать работу других генов. В этом исследовании неврологи обнаружили, что FOXP2 включает работу генов, участвующих в регуляции синаптических связей между нейронами. Они также обнаружили повышенную активность дофамина в той части полосатого тела, которая участвует в формировании паттернов привычных действий.
Все эти изменения помогают "настроить" мозг таким образом, чтобы адаптировать его к речи и усвоению языка, сообщается в статье журнала PNAS. В настоящее время учёные занимаются изучением процесса взаимодействия FOXP2 с другими генами.
Также по теме:
Нейробиологи изучили функции "гена речи"
Неврологи выяснили, что движение рук влияет на понимание речи
Обнаружены гены, определяющие уникальность каждого лица
Обнаружены гены, отвечающие за асимметрию тела
Деления на правостороннее и левостороннее мышление не существует
