Неврологи определили ключевую роль гена речи

За понимание речи может быть ответственна мутация гена

(иллюстрация Jose-Luis Olivares/MIT).

Организмы мышей заставили экспрессировать человеческий белок FOXP2

(фото Henry F. Hall).

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.

Организмы мышей заставили экспрессировать человеческий белок FOXP2
(фото Henry F. Hall).

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