Центр языка и мозга

Научные результаты:

Центр языка и мозга ведет научные исследования в области психо- и нейролингвистики, направленные с фундаментальной точки зрения на установление когнитивных и нейронных основ языка, а с практической – на предотвращение, диагностику и лечение речевых нарушений.

• Первая серия исследований была сосредоточена на предоперационном картировании языка у нейрохирургических пациентов. Была разработана и валидирована парадигма функциональной магнитно-резонансной томографии с использованием задачи на заканчивание предложений. Всего предоперационное картирование было проведено в группе из 65 больных (25 больных с опухолями головного мозга и 40 больных с фармакорезистентной эпилепсией). Индивидуальные карты языковой активации сравнивались с локализацией языковых зон, выявленных во время интраоперационного картирования с использованием прямой электростимуляции. Значительная индивидуальная вариативность была обнаружена в согласованности картирования по данным функциональной магнитно-резонансной томографии и прямой электрической стимуляции. Также в рамках направления предоперационного картирования были проведены реконструкции индивидуальной анатомии связанных с речью проводящих путей белого вещества головного мозга и проверены интраоперационно их функции с помощью прямой электростимуляции в той же группе нейрохирургических больных. Также был разработан первый в России стандартизированный протокол предоперационного картирования речевых зон у пациентов с фармакорезистентной эпилепсией и опухолями с использованием транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). В нем использовались тщательно отобранные языковые стимулы и тестировались критические параметры ТМС в группе здоровых добровольцев: частота стимуляции, ориентация катушки и задержка стимуляции по отношению к предъявлению стимула.
• Второе направление исследований было ориентировано на разработку диагностических тестов для взрослых пациентов с афазией. Материалы теста ScreeLing были адаптированы с голландского на русский язык. Его стандартизация проводилась в контрольной группе (N=120), а также в группе лиц, перенесших инсульт (N=120). Были рассчитаны показатели валидности и надежности теста. Также была проведена клиническая апробация теста «Афазия: экспресс-верификация» - еще одного скринингового инструмента для выявления речевых нарушений в остром постинсультном периоде. Был опубликован Русский афазиологический тест (РАТ), ранее разработанный в центре. В отличие от всех существовавших ранее русскоязычных инструментов, РАТ предназначен для комплексной оценки состояния понимания, производства и повторения языка на каждом из основных языковых уровней (фонологическом, лексико-семантическом, синтаксическом и дискурсивном). Тест компьютеризирован и доступен в виде приложения для планшетов, что обеспечивает его единообразную процедуру. Еще один диагностический инструмент для оценки языковых навыков у детей «Клиническая оценка основных языковых компетенций» был стандартизирован и валидирован для типично развивающихся русских монолингвов, русско-английских детей билингвов и детей с задержкой языкового развития при аутизме. Полученные данные в то же время позволили получить представление о скорости типичного развития русского языка и отклонении от него в билингвальной и клинической популяциях. Что касается диагностических инструментов для оценки чтения у детей, была разработана батарея тестирования чтения слов и псевдослов с двумя параллельными вариантами. Это первая стандартизированная батарея тестов по чтению на русском языке, материалы которой были подготовлены с учетом актуальных лингвистических и психолингвистических параметров. Кроме того, был разработан и стандартизирован тест для оценки неязыковой когнитивной функции — памяти — путем адаптации теста слухового вербального обучения Рея (RAVLT) для взрослых, говорящих по-русски. Для оценки исполнительных функций был компьютеризирован тест цветового следа, включающий, кроме русского, 18 языков (английский, арабский, греческий, датский, испанский, китайский, итальянский, каталонский, корейский, немецкий, нидерландский, польский, португальский, турецкий, шведский, украинский, французский, японский). Для обоих когнитивных тестов были собраны нормативные данные.
• Для понимания закономерности языковых нарушений в различных клинических популяциях, была проведена и проанализирована комплексная оценка языка у пациентов, перенесших нейрохирургическое удаление опухолей головного мозга, и пациентов, перенесших инсульт. Полученные результаты свидетельствовали о несоответствии неспецифических речевых нарушений после хирургического удаления опухолей традиционно выделяемым синдромам постинсультной афазии. Также было обнаружено, что у пациентов с легкими языковыми нарушениями, поражения располагались преимущественно в левом височном полюсе - области, редко повреждаемой при инсультах из-за особенностей анатомии сосудов. Таким образом, поведенческие особенности речевых нарушений у нейрохирургических больных оказались прямо коррелирующими со спецификой нейроанатомического распределения их поражений по сравнению с постинсультной популяцией. В другом исследовании были проанализированы закономерности языковых нарушений в области понимания и порождения глаголов и предложений у больных с постинсультной афазией. Результаты 54 пациентов показали, что участники с афазией были сгруппированы на основе общей тяжести языковых нарушений, а модели нарушений обработки глаголов и предложений имели большую индивидуальную вариативность и не были связаны с типами афазии. Другое лонгитюдное исследование было проведено у лиц с афазией в хроническом постинсультном периоде. Их профиль языковой оценки и данные структурной нейровизуализации были получены до интенсивного курса реабилитации. Была выявлена связь между сохранностью структур белого вещества левого полушария головного мозга и отдельными показателями спонтанной речи, в то время как показатели белого вещества правого полушария предсказывали общую эффективность терапии. Еще одно исследование было посвящено механизмам чтения у людей с нарушениями слуха: взрослых и детей. Анализ траекторий движения глаз (scanpaths) при чтении показал, что ранний доступ к языку жестов влияет на беглость чтения у взрослых людей с нарушениями слуха: участники, имевшие ранний доступ к языку жестов, чаще демонстрировали более беглое чтение. Напротив, ранний доступ к разговорной речи не повлиял на беглость чтения. Эксперимент с детьми показал, что скорость чтения и уровень невербального интеллекта у детей с нарушением слуха сопоставимы с нормой, а по некоторым показателям чтения глухие превосходят типично развивающихся детей. Например, у глухих детей позиция первой фиксации на слове была ближе к центру слова, также у них было меньше фиксаций на более длинных словах. В аналогичном исследовании чтения сравнились траектории движения глаз нормально слышащих детей с дислексией и без нее. Было показано, что в обеих группах навыки чтения улучшались с возрастом, но у типично развивающихся детей прогресс был быстрее. Оказалось, что уже во 2-м классе они находились на предпоследней стадии развития, а в 4-м классе читали так же, как и взрослые. Дети с дислексией показали ту же траекторию развития, но с трехлетней задержкой.

• Также были изучены механизмы обработки речи у лиц без повреждений головного мозга и без языковых нарушений. Исследовалась предсказуемость слов и их морфологических особенностей при чтении, а также сравнивались показатели предсказуемости, полученные из анкеты, заполненной участниками, и из языковой модели, обученной на большом массиве текстов. С использованием анализа движений глаз было обнаружено, что чем выше вероятность предсказания грамматической особенности слова, тем быстрее люди читают слово. Предположительно, для языков со сложной морфологической системой, предсказание в значительной степени связано с предсказанием грамматических признаков. Вероятности грамматических признаков, полученные из языковой модели, объясняли время чтения слов аналогично вероятностям, полученным из опросника, что означает, что показатели предсказуемости могут быть эффективно извлечены из корпуса. Во втором исследовании было проверено влияние возраста на механизмы морфологической обработки. Было выявлено, что независимо от возраста механизмы соответствовали модели двойного пути, согласно которой процессы морфологической декомпозиции и полнословного доступа к словоформе происходят параллельно при обработке полиморфных слов. В другом исследовании сравнивались механизмы обработки предложений у молодых и пожилых людей. В отличие от прогнозов, результаты показали, что поверхностная обработка речи появляется уже к подростковому возрасту и усиливается в пожилом возрасте. Затем были рассмотрены имеющиеся поведенческие и глазодвигательные данные, отражающие качество лексической репрезентации при обработке иностранного и родного языков. На основе обзора была сформулирована гипотеза нечетких лексических представлений, согласно которой звуковая форма слова, его значение и соответствие между формой и значением приблизительны в неродном языке даже на продвинутом уровне владения языком. Это связано с более поздним освоением иностранного языка, имеет последствия для быстрого доступа к ментальному лексикону и объясняет частые лексические замены в неродном языке, слабую лексическую конкуренцию, опору на сублексические процессы при узнавании иностранных слов, преобладание словоформы над значением, выраженную роль эпизодической памяти при запоминании иностранных слов. Также были изучены паттерны движения глаз при чтении у русских монолингвов. Кластерный анализ движений глаз выявил три основных паттерна чтения, которые в равной степени характеризовали все четыре тестируемые когорты участников: монолингвальные русскоязычные взрослые, русскоязычные дети, американцы, изучающие русский язык как иностранный, и носители русского языка, проживающие в США. Таким образом, на паттерн чтения влияли и другие факторы: например, у носителей «унаследованного» языка была обнаружена связь между скоростью чтения вслух и паттерном чтения про себя, а у изучающих русский язык как иностранный — беглость речи. Закономерность определялась уровнем владения русским языком.

Внедрение результатов исследования:

Одним из направлений работы центра является разработка и внедрение в логопедическую и клиническую практику стандартизированных тестов, которые позволяют оценить степень и природу нарушений как устной, так и письменной речи: 

• Русский Афазиологический тест – позволяет качественно и количественно определить профиль лингвистических нарушений, установить вид и степень тяжести афазии;
•  Aphasia Rapid Test и Aphasia Bedside Check – позволяет выявить речевые нарушения в остром периоде;
• Мультиязыковой пространственный тест – позволяет выявить нарушения пространственной обработки, которые являются характерным признаком семантической афазии;
• APACS-Ru – русскоязычная версия теста «Оценка прагматических способностей и когнитивных субстратов» – позволяет оценить прагматическую составляющую языка – например, способность понимать шутки или интерпретировать метафоры;
• Токен Тест– мультиязычное приложение для диагностики афазии на планшете – на основе укороченной версии Токен Теста (de Renzi & Faglioni, 1978);
• RAVLT-Ru (Rey Auditory Verbal Learning Test – русская версия) – тест является русскоязычной адаптацией теста Рея (Rey, 1964) для оценки различных видов слухоречевой памяти: кратковременной, долговременной, в условиях интерференции, в слуховой и зрительной модальности;
• Тест речевых навыков «КОРАБЛИК» – данный тест позволяет оценить степень и природу речевых нарушений у детей в возрасте от 3 лет;
• Батарея тестов «ЗАРЯ» для выявления особенностей фонематической обработки у детей – тест ориентирован на детей с дислексией, испытывающих специфические трудности с освоением чтения.
• Проведено лингвистическое сопровождение 50 нейрохирургических операций.
• Под руководством сотрудников центра ежегодно студенты Высшей школы экономики выполняют десятки курсовых и выпускных квалификационных работ. Многие из них дополнительно участвуют в других проектах центра, чтобы расширить свои экспериментальные навыки и получить больше опыта в эмпирических исследованиях. Студенты из других вузов (МГУ имени М.В. Ломоносова, Новосибирский государственный университет) также подают заявки на волонтерство в центре.
• Несколько видеоокулографиов с высоким разрешением используются для точного определения механизмов чтения у взрослых и детей, здоровых и больных людей. Две электроэнцефалографические системы (одна портативная) позволяют изучать нейрофизиологию языка. Транскраниальный магнитный стимулятор и транскраниальный микрополяризатор обеспечивают терапевтические исследования и языковое картирование в головном мозге. Наличие такой современной батареи нейробиологических инструментов делает исследования продвинутыми и точными.

Образование и переподготовка кадров:

Образовательная деятельность центра ведется с целью распространения полученных результатов исследований среди подрастающего поколения ученых НИУ ВШЭ. Разработаны и проводятся следующие образовательные программы: экспериментальный трек в бакалавриате «Экспериментальная и компьютерная лингвистика» ФГН; курс «Психология и нейрофизиология языка и речи» – бакалавриат «Психология» ФСН; регулярные курсы: «Экспериментальная лингвистика», «Экспериментальные методы в психо- и нейролингвистики», «Дислексия и дисграфия: нейролингвистический подход» – бакалавриат и магистратура Школы лингвистики ФГН.

Также сотрудники центра осуществляют научное руководство курсовыми работами, выпускными квалификационными работами, летними практиками и кандидатскими диссертациями на факультетах ФГН, ФСН, ФКН, МИЭМ.

В 2019 году были организованы и проведены международные летняя и зимняя школы, а также две международных конференции. Действовал регулярный открытый научно- исследовательский семинар: в его рамках состоялось 37 докладов.

В 2020 году были проведены две школы: летняя школа «Усвоение языка детьми» и зимняя школа «Анализ движений глаз при чтении», а также серия обучающих семинаров по академическому письму.

Сотрудники центра, в том числе ведущий учёный И. Р. М. Бастиаансе, прочитали пять образовательных курсов для студентов НИУ ВШЭ, один из курсов был разработан в 2020 году и проводился впервые.

В 2021 году было организовано 5 крупных научно-образовательных мероприятий, которые были открыты не только для студентов Высшей школы экономики, но и для заинтересованных студентов других вузов, преподавателей, научных сотрудников, клинических специалистов из любых учреждений России и других стран:

1. Традиционная летняя школа нейролингвистики, ежегодно организуемая центром. Школа проходила полностью онлайн и была посвящена теме «Наука чтения: от мозга к поведению и обратно». Благодаря онлайн-формату школа привлекла 304 участника со всего мира.
2. В офлайн-формате проведены четыре обучающих мероприятия, направленных на развитие практических навыков у студентов и молодых исследователей: серия обучающих семинаров «Академическое письмо для психо- и нейролингвистов», мастер-класс по айтрекингу, курс по анализу диффузии -взвешенные данные МРТ, серия мастер-классов «Применение транскраниальной магнитной стимуляции для речевого картирования в головном мозге» и «Применение транскраниальной магнитной стимуляции для речевого картирования в головном мозге».

Центр постоянно проводит исследовательский семинар «Нейролингвистический четверг».

В 2022 году сотрудниками центра организована Девятая Летняя нейролингвистическая школа в онлайн-формате (27-28 июня 2022 года). Школа была посвящена теме «Экспериментальные исследования языков народов России». Тема продолжает тему экспериментальной лингвистики на малоизученных языках Нейролингвистической летней школы 2019 и фокусируется именно на малоизученных языках России. Среди приглашенных докладчиков: Андриан Влахов (Научно-образовательная лаборатория социогуманитарных исследований Севера и Арктики НИУ ВШЭ), Тимофей Мухин и Полина Наследскова (Международная лаборатория языковой конвергенции НИУ ВШЭ), Юлия Норманская (Институт языкознания РАН и Институт системного программирования им. В. П. Иванникова РАН), Михаил Даниэль (Международная лаборатория лингвистической конвергенции НИУ ВШЭ), Мария Усачева (Институт языкознания РАН). Кроме того, были представлены краткие доклады участников, отобранных на основе рассмотрения представленных тезисов. Благодаря онлайн-формату была охвачена широкая аудитория: в школу зарегистрировались 350 учеников из разных стран. Программа Школы и подробная информация доступны на сайте: https://www.hse.ru/neuroling/summer_school_2022.

Подготовлены и защищены 3 кандидатских и 1 докторская диссертации.

Сотрудничество:

• ГБУЗ «Центр патологии речи и нейрореабилитации ДЗМ», ФГБУ «НМХЦ им. Н. И. Пирогова» Минздрава России, Неврологическая клиника «Центр эпилепсии», ФГБНУ «Научный центр неврологии», ФГАУ «Лечебно-реабилитационный центр» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Многопрофильный психологический центр «Территория Счастья», Клиника памяти (филиал Психиатрической клинической больницы №1 им Н.А. Алексеева), ЧОУ ДПО «Институт возрастной нейропсихологии» (Россия): совместные научные исследования.
• ГБОУ Школа № 1236, ГАОУ Школа № 548 «Царицыно» (детский сад), МДОУ «Детский сад комбинированного вида №56», ГБОУ Школа № 1541 (Россия): работа по апробации прикладных разработок.

Результатом сотрудничества с данными учреждениями стало создание и клиническая валидация инструментов предотвращения (интраоперационное картирование речи), диагностики (тесты для оценки речевой функции) и коррекции речевых расстройств (разработка программ восстановления речи).

• Детский сад № 782 г. Москвы, Институт естественных наук и экологии (Россия): сбор данных для исследований детской речи.
• Республиканская клиническая больница Министерства здравоохранения Чувашской Республики (Россия): совместные исследования и внедрение результатов в клиническую практику, участие в обсуждении потребностей клинического сообщества в диагностических тестах.
• Казанский (Приволжский) федеральный университет (Россия): совместные исследования, адаптация диагностических тестов для пациентов-билингвов.
• Магиcтерская программа Эразмус-Мундус по клинической лингвистике (Германия, Нидерланды, Финляндия): академические обмены студентов.