Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока - Станислас Деан

Задолго до того, как дети научаются читать, они уже обладают сложной зрительной системой, которая позволяет им распознавать и называть предметы, животных и людей. Они могут распознать любое изображение независимо от его размера, положения или ориентации в трехмерном пространстве и знают, как ассоциировать с ним имя. Чтение перепрофилирует часть этой уже существующей нейронной сети, отвечающей за называние картинок. Мой коллега Лоран Коэн и я окрестили ее «областью зрительной формы слова». В этой области сосредоточены все наши знания о цепочках букв. Именно она позволяет нам распознавать слово независимо от его размера, положения, шрифта или рЕгИсТрА188. У любого грамотного человека эта область зрительной формы слова, которая находится в одном и том же месте у всех нас (плюс-минус несколько миллиметров), выполняет двойную функцию: сначала она идентифицирует цепочку выученных знаков, а затем благодаря прямым связям с речевыми областями189 позволяет быстро перевести их в звук и осмыслить.

Если просканировать мозг неграмотного ребенка или взрослого, когда он учится читать, что мы увидим? Если теория верна, мы должны увидеть, как его зрительная кора реорганизуется. Согласно теории нейронного рециклинга, чтение должно вторгнуться в область коры со схожими функциями и переориентировать ее на новую задачу. В случае чтения разумно ожидать конкуренции с уже существующей функцией зрительной коры, которая заключается в распознавании всех видов объектов, тел, лиц, растений и мест. Может ли быть так, что, научившись читать, мы теряем некоторые зрительные функции, унаследованные нами в ходе эволюции? Или эти функции подвергаются масштабной реорганизации (как минимум)?

Данный парадоксальный прогноз мои коллеги и я проверили экспериментально. Чтобы составить подробную карту областей, меняющихся под влиянием грамотности, мы просканировали мозг неграмотных взрослых в Португалии и Бразилии, а затем сравнили эти данные с результатами обследования жителей тех же деревень, которым посчастливилось научиться читать в школе (в детском или уже во взрослом возрасте)190. Как и следовало ожидать, с приобретением навыков чтения многие области стали восприимчивы к печатному слову (см. цветную иллюстрацию 14). Покажите предложение, слово за словом, неграмотному человеку, и вы обнаружите, что его мозг реагирует очень слабо: активность охватывает первичные зрительные области, но дальше не распространяется, поскольку буквы не могут быть распознаны. Теперь покажите ту же последовательность слов взрослому человеку, который умеет читать. Вы обнаружите, что на нее откликнется гораздо более обширная сеть корковых нейронов, в том числе область для букв в левой затылочно-височной коре, а также все классические речевые центры, связанные с пониманием языка. Усиленная активность наблюдается и в первичных зрительных областях: с приобретением навыка чтения они, по всей вероятности, подстраиваются под распознавание мелкого шрифта191. Чем быстрее человек читает, тем активнее эти области реагируют на печатные слова и тем сильнее становятся связи между ними: по мере автоматизации навыка чтения преобразование букв в звуки заметно ускоряется.

Противоположный вопрос звучит так: существуют ли области, активность которых не увеличивается, а, наоборот, уменьшается? Ответ – да: у неграмотных людей мозг интенсивнее реагирует на лица. Чем лучше мы умеем читать, тем слабее соответствующая активность в левом полушарии, особенно в том месте, где письменные слова находят свою нишу – в области зрительной формы слова. Мозг как будто «насильно» освобождает место для букв, в результате чего чтение начинает препятствовать выполнению изначальной функции – распознаванию лиц и объектов. Разумеется, все, кто умеет читать, вовсе не разучиваются распознавать лица, а значит, эта функция не просто вытесняется из коры. Как показывают данные, при овладении чтением реакция на лица ослабевает в левом полушарии, которое у большинства людей специализируется на речи, и одновременно усиливается в правом192.

Впервые мы зафиксировали это явление у грамотных и неграмотных взрослых, а позже – у детей, которые учились читать193. Как только ребенок начинает читать, в левом полушарии усиливается активность в области зрительной формы слова, а в правом – активность ее симметричного двойника, реагирующего на лица (см. цветную иллюстрацию 15). Эффект настолько выражен, что компьютерный алгоритм может правильно определить, умеет ребенок читать или нет, полагаясь исключительно на интенсивность обработки лиц. При дислексии эти области не развиваются нормально – ни слева, ни справа. Слева не формируется область зрительной формы слова, а справа веретенообразная кора не начинает усиленно реагировать на лица194. Сниженная активность левой затылочно-височной коры в ответ на письменные слова признана универсальным маркером трудностей с чтением во всех странах, где ее исследовали195.

Согласно гипотезе нейронного рециклинга, научение чтению конкурирует с изначальными функциями зрительной коры, в данном случае – с распознаванием лиц. С повышением уровня грамотности – от абсолютной неграмотности до беглого чтения – в левом полушарии усиливается реакция на написанные слова, а функция распознавания лиц смещается в правое полушарие.

Недавно наша лаборатория получила разрешение на проведение другого смелого эксперимента. Мы хотели увидеть, как именно формируется система для чтения у ребенка. С этой целью каждые два месяца, начиная с окончания детского сада и до окончания первого класса, мы приглашали в наш центр визуализации мозга одних и тех же детей. Результаты превзошли все ожидания. Первое сканирование показало не так уж и много: пока дети еще не научились читать, их кора избирательно реагировала на предметы, лица и дома, но не буквы. Однако уже спустя два месяца обучения в школе мы сумели зарегистрировать специфическую реакцию на письменные слова, причем в том же самом месте, что и у взрослых: в левой затылочно-височной коре. Очень медленно менялась и репрезентация лиц: реакция на лица в правом полушарии усиливалась прямо пропорционально скорости чтения. Как и предсказывала гипотеза нейронного рециклинга, чтение конкурировало с предшествующей функцией левой затылочно-височной коры, зрительным распознаванием лиц.

В процессе работы мы поняли, что эту конкуренцию можно объяснить двумя способами. Первая возможность – так называемая «модель нокаута»: с самого рождения лица обрабатывает зрительная кора левого полушария, а чтение выбивает их в правое полушарие. Вторая возможность – так называемая «модель блокировки»: кора развивается медленно, и специализированные участки для обработки лиц, мест и объектов формируются постепенно; попадая в этот развивающийся ландшафт, буквы захватывают часть доступной территории и препятствуют экспансии других зрительных категорий.

Итак, нокаут или блокировка? Как показывают наши эксперименты, модель блокировки представляется более правдоподобной: научение чтению блокирует развитие областей распознавания лиц в левом полушарии. Регулярное МРТ-сканирование детей, которые учились читать, подтвердило наши догадки196. В возрасте шести-семи лет специализация коры еще далека от завершения. Одни участки активно реагируют на лица, объекты и места, тогда как другие еще не настроились на обработку какой-либо определенной категории. Мы смогли визуализировать их прогрессивную специализацию: когда дети поступали в первый класс и быстро начинали читать, буквы вторгались в одну из этих неспециализированных зон и перепрофилировали ее. Вопреки тому что я предполагал изначально, буквы не полностью оккупируют ранее существовавший участок для распознавания лиц; они въезжают в «соседний дом», в свободный сектор коры. В этом отношении их можно уподобить агрессивной торговой сети, открывающей супермаркет по соседству с небольшим продуктовым магазинчиком. Экспансия одного останавливает другое – поскольку теперь левое полушарие занято буквами, у лиц нет иного выхода, кроме как переместиться на правую сторону.