Нейронное дерево слова

Если биграммные нейроны действительно существуют, какую разновидность нейронного кода логично ожидать на следующей ступени зрительной пирамиды? Соединяя несколько биграмм, нервные клетки, расположенные выше в иерархии, должны реагировать на сложные комбинации букв. Предположительно, их рецептивные поля позволяют им обнаруживать цепочки до пяти букв на родном языке читателя. Какие именно цепочки кодируются в первую очередь, в основном остается предметом спекуляций. В главе 1 мы убедились, что процесс чтения осуществляется по двум параллельным путям – от букв к звуку и от букв к смыслу. Следовательно, зрительные нейроны более высокого порядка должны извлекать последовательности букв, значимые для того или иного маршрута. Одни нейроны будут срабатывать на частые графемы, соответствующие определенным звуковым паттернам, такие как «ough», «ain» или «ing». Другие должны реагировать на короткие служебные слова («but», «then», «have»), корни слов (think‑, giv‑ ), префиксы (anti‑, pre‑ ) или суффиксы (‑ ing, – tion, – ese). Именно на этом уровне разумно ожидать кодирования морфем – наименьших языковых единиц, обладающих семантическим значением.

Однако нельзя забывать, что на этой стадии зрительную систему интересует только написание. Все, что она делает, – это обнаруживает частые буквенные цепочки, передающие информацию, необходимую для понимания и произношения. Моя нейронная модель предсказывает, что «псевдоморфемы» – цепочки символов, похожие на корень слова, но на самом деле не имеющие никакого отношения к его значению, – извлекаются точно так же, как и реальные морфемы. Наша зрительная система должна слепо разбивать слово «department» на префикс de‑, корень – part‑ и суффикс – ment и помещать его вместе с такими словами, как «part», «depart» и «departure», даже если они означают совсем другие вещи. Многочисленные эксперименты подтверждают: такая декомпозиция действительно происходит, причем как у носителей как французского, так и английского языков. Извлечение приблизительного дерева слова – настолько автоматическая и бессознательная операция в зрительном распознавании, что предъявление слова «hard» может облегчать чтение семантически несвязанного, но внешне похожего «hardly»[260].

В главе 1 я подчеркивал, что слова напоминают иерархические деревья, где листья – это буквы, а ветви – различные комбинации букв, извлекаемые нашей зрительной системой. Такая схема совпадает с анатомическим деревом, состоящим из миллионов нейронов «буквенной кассы» и их миллиардов взаимосвязей. Каждый из них вносит свой небольшой вклад в распознавание слов, начиная от детекторов линий и заканчивая нейронами, чувствительными к биграммам и морфемам. Нигде в этой корковой иерархии слово не представлено одним‑ единственным нейроном. На каждом уровне множество активных клеток репрезентирует набор признаков, которые в совокупности рисуют пуантилистский[261] портрет письменного слова. Как и столетний дуб, нейронное дерево хорошо структурировано, но при этом оно гибкое и способно противостоять изменениям в естественной среде. Сдвиг слова на сетчатке подобен порыву ветра: он шевелит листья и мелкие сучки, но не затрагивает ствол и главные ветви. В результате нейронное дерево, представляющее слово, сохраняет стабильность при изменении размера, положения, формы и даже локального порядка составляющих его букв.

Нейронное дерево, представленное на рис. 3. 9, с его четкой иерархической структурой, вероятно, слишком упрощено и не отражает выраженную избыточность нашей нервной системы. Ради простоты я учитывал только возбуждающие связи. На самом деле некоторые нейроны не задействуют, а, наоборот, тормозят своих соседей, подавляя их активность. Ингибиторные связи могут играть важную роль в распознавании слов – например, сигнализировать об отсутствии определенной буквы во входной цепочке. Кроме того, я исходил из идеи, что каждый нейрон образует синапсы только с клетками следующего уровня. Однако в настоящей нервной системе существуют не только восходящие, но и так называемые латеральные (горизонтальные) связи, которые соединяют нейроны в пределах одной зрительной зоны. В первичной области V1 такие связи помогают активным нейронам поддерживать друг друга, когда все они голосуют за одну зрительную интерпретацию (например, когда нервные клетки кодируют разные участки одного и того же контура). На уровне букв и биграмм латеральные связи могут кодировать вероятные отношения между последовательными буквами – например, закономерность, что за «q» почти всегда следует «u».

Наконец, мы не должны забывать, что зрительная кора содержит огромное количество «нисходящих» проекций, соединяющих конкретную область с предшествующей ей в зрительной иерархии. Эти обратные связи могут заранее отбирать определенные сочетания букв в зависимости от контекста и содействовать устранению двусмысленностей, особенно при декодировании рукописных слов. Текст, написанный от руки, часто невозможно расшифровать последовательно. Вспомните предложение « На шерраее шуршиш оеенняя лисшва ». В словах «террасе» и «осенняя» буквы «с» и «е» имеют одинаковую форму. В таких случаях идентификация букв осуществляется после определения слова, а не до него. При поддержке контекста слово «осенняя», вероятно, посылает нисходящий голос в пользу букв «e» и «c»[262]. Постоянное взаимодействие нисходящих и восходящих связей обеспечивает нейронное воплощение идеи «пандемониума» Селфриджа, о котором мы говорили в главе 1. Совокупности нейронов ведут себя как собрание демонов: они посылают сообщения во всех направлениях, передавая друг другу фрагментарные данные, пока вся группа не придет к согласию.