Как ритмические двигательные навыки влияют на грамматику у взрослых

Введение: Ритм как основа языка и музыки

Ритм пронизывает множество слуховых событий, включая музыку, язык и повседневные звуки. Важно отметить, что в языковой сфере ритмичность непрерывных речевых сигналов предоставляет мощные подсказки для отслеживания текущих синтаксических структур. В то время как предыдущие теоретические框架 (теоретические framework - теоретические основы) рассматривали язык как высокоспециализированную faculty (способность), distinct (отличную) от музыки, растущий объем доказательств демонстрирует взаимосвязь между музыкальным ритмом и лингвистическим синтаксисом.

Например, способность различать пары коротких музыкальных ритмов положительно ассоциировалась как с рецептивными, так и экспрессивными грамматическими способностями у typically developing (типично развивающихся) детей. Такая связь между ритмом и грамматикой может свидетельствовать о cooptation (совместном использовании) нейробиологических ресурсов, общих для музыки и языка.

Роль сенсомоторной системы в обработке ритма

Основным neuroanatomical substrate (нейроанатомическим субстратом), поддерживающим обработку ритма, является сенсомоторная система, состоящая из базальных ганглиев, supplementary motor area (дополнительной моторной области), premotor cortex (премоторной коры) и cerebellum (мозжечка). Действительно, синхронизация движений с музыкальными ритмами повсеместно распространена в человеческом поведении; прослушивание музыки часто заставляет нас спонтанно двигаться в ее ритме.

Сенсомоторные области мозга активируются не только при production (воспроизведении) ритма, но и при пассивном прослушивании музыкальных ритмов. В частности, было показано, что базальные ганглии и supplementary motor area чувствительны к temporal regularity (временной регулярности) музыкальных ритмов, которая вызывает чувство beat (бита). Таким образом, было предложено, что моторные circuitry (цепи), соединяющие базальные ганглии с supplementary motor area, поддерживают восприятие ритма и бита путем неявного генерации periodic actions (периодических действий) к предстоящим beat timings (временным точкам бита).

Методы исследования

В исследовании приняли участие 150 здоровых молодых людей (средний возраст = 20,4 года). Все участники говорили на английском как на основном языке, имели нормальное зрение и слух и не имели самоо报告的 (самоо报告的 - самоотчетной) истории когнитивных, developmental (нарушений развития) или неврологических расстройств.

Экспериментальные процедуры

Эксперимент состоял из следующих behavioral tasks (поведенческих задач): две для оценки грамматики (суждение о грамматичности, понимание предложений); три для оценки ритма (дискриминация ритма, спонтанное постукивание, постукивание в такт auditory beat (слуховому биту)); одна для оценки вербальной рабочей памяти (последовательность букв и цифр).

Экспериментальные процедуры проводились с использованием Matlab R2021 в звукоизолированной кабине с приглушенным освещением. Все слуховые стимулы предъявлялись с предустановленной громкостью (70 дБ УЗД) через наушники Sennheiser HD280.

Задача на суждение о грамматичности

Языковые материалы состояли из 48 предложений, каждое из которых содержало либо subject-relative (SR - субъектно-relative), либо object-relative (OR - объектно-relative) center-embedded clause (вложенную в центр клаузу) и временную наречную фразу (например, каждую неделю, в прошлом году). Половина предложений содержала морфосинтаксическую ошибку одного из трех типов: ошибку согласования подлежащего и сказуемого within the relative phrase (в пределах относительной фразы), ошибку согласования подлежащего и сказуемого в основной фразе или ошибку времени.

Задача на понимание предложений

Языковые материалы состояли из 64 базовых предложений, каждое из которых состояло из шести слов: мужского существительного (например, мужчины, сыновья, короли и т.д.), женского существительного (например, женщины, дочери, королевы и т.д.), существительного neutralного рода (например, дети, фермеры, художники и т.д.), относительного местоимения «that», переходного action verb (глагола действия) (например, помогать, защищать, дразнить, запугивать и т.д.) и одного из четырех переходных preference verbs (глаголов предпочтения): love, adore, hate и dislike.

Задача на дискриминацию ритма

Стимулы ритма состояли из 10 metrically simple (метрически простых) и 10 metrically complex (метрически сложных) ритмических тональных последовательностей и их соответствующих вариантов, выбранных из набора ритмов, использованных в Grahn и Brett. Каждый ритм состоял из семи или восьми звуков woodblock (деревянного блока) (20 мс длительности) с интервалами 250, 500, 750 или 1000 мс между звуками, охватывая 3 с.

Задача спонтанного постукивания

В задаче спонтанного постукивания участников просили нажимать пробел указательным пальцем правой руки consistently (последовательно) в их самом естественном и comfortable (комфортном) темпе. Их поощряли не стучать слишком быстро или слишком медленно, а в темпе, который они могли бы поддерживать наиболее последовательно.

Задача постукивания в такт слуховому биту

Каждое испытание задачи начиналось с synchronization (синхронизации) и заканчивалось continuation (продолжением). Во время первой фазы участники нажимали пробел указательным пальцем правой руки в synchrony (синхронности) с метрономом (т.е. isochronous (изохронными) звуками деревянного блока длительностью 20 мс каждый).

Задача на последовательность букв и цифр

Вербальные элементы состояли из набора произнесенных букв («C», «D», «F», «H», «J», «K», «L», «P», «Q», «R», «S», «T», «W») и цифр (от «one» до «nine»). В каждом испытании участники слышали список чередующихся цифр и букв, представленных через наушники с интервалом 1,5 с.

Результаты исследования

Мы обнаружили, что все expressive rhythm skills (экспрессивные ритмические навыки) (спонтанное, синхронизированное и продолженное постукивание) вместе с навыком rhythm discrimination (дискриминации ритма) значительно предсказывали рецептивные грамматические навыки либо в auditory sentence comprehension (аудитивном понимании предложений), либо в grammaticality well-formedness judgment (суждении о грамматической правильности) (например, единственное/множественное число, прошедшее/настоящее время), даже после контроля verbal working memory (вербальной рабочей памяти) и музыкального опыта.

Среди них синхронизированное постукивание и дискриминация ритма объясняли unique variance (уникальную дисперсию) понимания предложений и суждения о грамматичности, соответственно, указывая на differential associations (различные связи) между различными ритмическими и грамматическими навыками.

Множественный регрессионный анализ

Результаты регрессии перечислены в Таблице 2. P-значения были скорректированы с помощью поправки на false discovery rate (FDR - частоту ложных открытий) для множественного тестирования. Мы обнаружили, что дискриминация ритма была значимо associated (связана) с суждением о грамматичности, но не с пониманием предложений.

Напротив, consistency (последовательность) спонтанного постукивания была связана как с суждением о грамматичности, так и с пониманием предложений. Самая сильная связь между ритмом и грамматикой среди всех pairwise regressions (попарных регрессий) emerged (проявилась) между постукиванием в синхронизации с битом и пониманием предложений, в то время как этот ритмический навык не был predictive (предиктором) суждения о грамматичности.

Обсуждение результатов

Хотя растущий объем исследований продемонстрировал связи между музыкальным ритмом и лингвистическими грамматическими навыками, доказательства были ограничены детьми и в основном perceptual rhythm skill (перцептивным ритмическим навыком), т.е. musical rhythm discrimination (музыкальной дискриминацией ритма). В настоящем исследовании с участием 150 здоровых молодых людей мы продемонстрировали, что набор ритмических навыков как в рецептивной, так и в экспрессивной domains (областях) был связан с рецептивными грамматическими задачами.

Примечательно, что даже простое и повторяющееся двигательное поведение, включающее спонтанное или синхронизированное постукивание пальцами, было predictive (предиктором) понимания произносимых предложений, которые различались по синтаксической структуре. Этот вывод расширяет существующие доказательства beyond (за пределы) perceptual rhythm (перцептивного ритма) в сторону expressive/motoric rhythm skills (экспрессивных/моторных ритмических навыков), а также от детей к молодым взрослым.

Роль моторной системы в синтаксической обработке

Настоящие findings (результаты) могут пролить свет на роль моторной системы в auditory syntactic processing (аудитивной синтаксической обработке), показывая, что даже относительно простая motor task (моторная задача), такая как спонтанное или продолженное постукивание пальцами, объясняла как суждение о грамматичности, так и синтаксическую интерпретацию произносимых предложений.

Спонтанное ритмическое поведение теоретизировалось как отражение активности self-sustaining internal oscillators (самоподдерживающихся внутренних осцилляторов), которая, вероятно, регулируется corticostriatal motor circuits (кортико-стриарными моторными цепями). Наши данные говорят о functional role (функциональной роли) внутренней ритмичности в легком анализе синтаксических структур during auditory sentence processing (во время обработки auditory sentence processing - аудитивных предложений).

Заключение и выводы

В совокупности настоящее исследование предоставляет доказательства связи между экспрессивными ритмическими навыками и рецептивными грамматическими навыками в adult population (взрослой популяции). Это согласуется с клиническими наблюдениями, что дети с developmental language disorder (нарушением развития языка) часто exhibit (проявляют) deficits (дефициты) в producing rhythmic movements (воспроизведении ритмических движений), которые могут основываться на общих genetic underpinnings (генетических основах).

Более того, мы обнаружили, что различные ритмические навыки уникально объясняли различные грамматические навыки, предполагая, что существуют dissociable aspects (разделимые аспекты) временной обработки в связи между ритмом и грамматикой. Наши findings (результаты) предполагают, что то, что считалось core linguistic operation (основной лингвистической операцией), т.е. синтаксис, связано с domain-general temporal processing (доменно-общей временной обработкой) в сенсомоторной системе.

Исследование демонстрирует, что даже простое и повторяющееся двигательное поведение может объяснять seemingly high-order grammar skills (казалось бы, высокоуровневые грамматические навыки) у взрослого населения, предполагая, что сенсомоторная система продолжает поддерживать syntactic operations (синтаксические операции).