Как обучение чтению влияет на мозг (кто не читал Лурия и Бернштейна)
Ученые из Франции провели исследование, в котором исследовали, как обучение чтению влияет на мозг
Они сравнили детей из двух возрастных групп (5 и 10 лет) друг с другом и с известными данными об активности взрослых
Это позволило выявить ряд областей и связей между этими зонами мозга, развитие которых коррелировало с освоением навыка чтения
Повсеместно обучать чтению в школах начали относительно недавно — не ранее конца XIX века
Это ознаменовало серьезный шаг в развитии качества образования
Шаг, который не только увеличил всеобщую грамотность, но и привел к изменению особенностей работы мозга каждого
Чтение — сложнейший когнитивный процесс, а, значит, обучение этому навыку приводит к существенным функциональным и структурным изменениям мозга
У взрослых при чтенииактивируются области мозга, локализованные преимущественно в левом полушарии
Разные этапы чтения включают специфические зоны, указанные на рисунке ниже
Среди основных можно назвать заднюю часть средней височной извилины, базальные височные области, нижнюю лобную извилину (предположительно, для семантической обработки и графо-фонологического преобразования)
Очень часто можно найти упоминания и о такой области, как Visual Word Form Area (VWFA) — зона визуальных словесных образов (своеобразный визуальный процессор мозга), которая находится на стыке затылочной и височной долей и, как следует из названия, активно участвует в распознавании слов
Функциональная работа мозга при чтении у взрослых. Credit: Jobard, Crivello & Tzourio-Mazoyer, 2003
В описываемом исследовании ученые изучали, как изменяется мозг детей в процессе обучения чтению
И как он постепенно приходит к той специфической активности, которую мы описали выше
Ученые собрали группу 5- и 10-летних детей (всего — 55 детей)
Ученики сперва проходили стандартизированный тест Alouette-R (на французском языке): в течение трех минут они должны были прочесть бессмысленный текст с определенным количеством частых и редких слов
Исследователи измеряли показатели скорости и правильности (процент правильно прочитанных слов) чтения
После этого дети проходили процедуру сканирования мозга с помощью МРТ аппарата
Ученые, проведя регрессионный анализ полученных данных, обнаружили несколько интересных результатов
Во-первых, общий объем серого вещества уменьшался с возрастом в обоих полушариях
Это подтверждало гипотезу о том, что с возрастом наблюдается распад ненужных нейрональных связей и специализация нужных
Во-вторых, было обнаружено, что скорость выполнения теста Alouette-R связана с объемом трех основных зон мозга: VWFA, левым таламусом и левой нижней затылочной извилиной
Эксперимент показал, что меньший объем VWFA был у тех детей, у кого скорость декодирования слов в тесте была выше
Это уменьшение объема VWFA не было связано с выявленным выше возрастным распадом ненужных связей, но отражало специфические изменения в мозге при обучении чтению
В то же время скорость была прямо связана с объемом серого вещества в таламусе (чем больше объем, тем быстрее скорость чтения в Alouette-R)
Статистический анализ со старшими учениками показал лишь один кластер с негативной корреляцией между объемом серого вещества и скоростью чтения
Этот кластер находился в левой веретенообразной извилине и входил в состав VWFA
На рисунке цветом отмечен статистически значимый кластер в VWFA. Credit: Simon et al., 2013
На втором этапе исследования ученые провели анализ структурной связи между разными областями мозга и изучили, как эта связь обуславливает навыки чтения
Для старшей группы детей значимые положительные связи были найдены между VWFA с левой передней затылочной (L antIOG), левой средней височной (L MTG), левой нижней теменной областями (L IPG), правой инсулярной корой (R insula) и левой дополнительной моторной корой (L SMA), а также с левой прецентральной зоной (L PG)
Для младшей группы учеников были выявлены негативные связи левой прецентральной зоны (L PG) с дополнительной моторной корой (L SMA), задней затылочной (L IOG) и правой инсулярной областями (R insula)
VWFA больше всего связывался с левой средней височной извилиной (рисунок ниже)
Линии означают значимые связи между областями
Цвета — величину этой связи (более теплые цвета соответствуют более сильным связям)
Полученные результаты подтверждают, что с обучением чтению происходят структурные изменения в мозге
И ключевые области этих изменений — левая затылочная область, VWFA и таламус
Стоит отметить, что объем серого вещества в VWFA был обратно пропорционально связан с эффективностью решения теста
Ученики с меньшим объемом серого вещества в VWFA показывали бóльшую эффективность прохождения теста, что соответствовало описанным ранее результатам для взрослых
Таламус и левая передняя нижняя затылочная извилина коррелировали со скоростью решения теста
Судя по всему, эти зоны производят низкоуровневую обработку того, что видит ребенок, позволяя различать сенсорные стимулы
Важность левого таламуса можно также объяснить тем, что для младших детей чтение – сложный неавтоматизированный процесс, требующий постоянного внимания и концентрации, что и ведет к активации таламуса
Поднимаясь на уровень анатомических связей разных областей, исследователи показали как с возрастом они изменяются при чтении, как созревают основные нейрональные сети
У взрослой группы были найдены исключительно положительные корреляции, большая часть из которых приходилась на VWFA
Самая сильная связь VWFA была с левой передней нижней затылочной извилиной Возможно, эта связность необходима для быстрого узнавания букв и слов
Упражняясь в чтении, мы делаем этот процесс более автоматизированным, и в конце концов активность мозга из-за этого уменьшается и становится более специфической: требует меньше ресурса передних ассоциативных отделов мозга и больше ресурсов задних сенсорных (визуальных) отделов
Однако созревание нужных зон мозга и формирование связи между ними происходит постепенно
Сравнение анатомии мозга старшей группы детей со взрослыми позволяет увидеть, что в 10 лет структура VWFA еще не является полностью сформированной
“Он ушел от этих полок в отчаянии
Казалось, книги наступают со всех сторон и сейчас раздавят
Раньше он и не догадывался, что запас человеческих знаний так велик
Да разве его мозгу со всем этим совладать?”
Существует племя в Колумбии, которое не предрасположено к чтению
Дети этой народности не могут научиться читать, как будто в их мозге что-то устроено иначе и мозговой субстрат не подготовлен к чтению
Ученые обнаружили и попробовали описать анатомические отличия таких детей, которые в первую очередь проявлялись в фонологических областях и влияли на процессы преобразования фонем в графемы (единица письменного слова)
Помимо прочего, ученые продемонстрировали, что в процессе обучения чтению изменяется структура связи между областями мозга
Одна из ключевых областей мозга, задействованных в процессе чтения – Visual Word Form Area (область визуальной словоформы)
Это область височно-затылочного узла, ее активность связана с узнаванием слов С возрастом у обычного человека активность и связность (коннективность) этой зоны мозга становятся более специфическими: они снижаются, тем самым отражая специализацию данной области
Исследование Станисласа Деана, в котором сопоставлялись грамотные и безграмотные люди, показало, что при обучении чтению функционирование области VWFA изменяется
Любопытно, что в этой области происходит функциональная перестройка: она начинает меньше реагировать на распознавание лиц и реагирует больше на слова и псевдослова
Вывод Деана состоит в том, что обучение чтению изменяет мозг в любом возрасте: никогда не поздно учиться
Возникает вопрос: если обучение чтению меняет мозг, можно ли какими-либо упражнениями помочь ему лучше обучаться?
Как помочь мозгу обучаться чтению через тренировку VWFA?
Помните роман Джека Лондона “Мартин Иден”, в котором герой кардинальным образом меняет свою жизнь после того, как начинает усиленно читать и заниматься самообразованием?
Будет ли это работать в реальной жизни?
Исследования показывают, что VWFA активируется в большей степени при обработке визуальной информации, нежели лингвистической
Пассивное слушание произносимых слов не вызывает реакции, хотя активирует близлежащие “невизуальные” регионы
При это VWFA демонстрирует сублексическую чувствительность к орфографическим закономерностям: так, эта зона активируется более-менее одинаково как в ответ на предъявление реальных слов, так и при показе псевдослов, которые образованы по правилам орфографии
В то же время активация VWFA нечувствительна к изменениям написания слов, регистру букв, шрифту, размеру
VWFA показывает аналогичные реакции, когда слова представлены в знакомом виде (например, «таблица») и в незнакомом (например, “ТабЛИцА”)
Эти данные указывают, что обучение грамотности с успешным овладением навыка графемно-фонемного преобразования может помочь этой зоне мозга быстрее и правильнее настроиться на процесс чтения
Изменения, наблюдаемые в VWFA, происходят постепенно с возрастом
Однако у детей до 10–13 лет, судя по всему, эта область помогает воспринимать слова в том случае, если они более высокочастотные
Что указывает на возможную эффективность интервенций, связанных с наращиванием словарного запаса
И это релевантно именно для детей: во взрослом возрасте влияние частотности слов существенно меньше
Самый простой способ “тренировки извилин” VWFA — практика чтения Превращение визуальной зоны, ответственной за восприятие лиц (веретенообразную извилину) в зону визуализации словоформ стало целью одного китайского исследования
Безграмотные взрослые участники обучались чтению на китайском языке словно в школе
До и после такого обучения они проходили фМРТ тестирование: им показывали слова, лица и фигуры
Если сперва VWFA больше реагировала на лица и линии, то после обучения — большая активация была в ответ на предъявление китайских слов
Таким образом, настройка на чтение будет происходить при большей практике чтения в целом
“Он же умеет читать на родном языке, а это какая-то чужая речь”
VWFA можно тренировать с помощью изучения визуального алфавита
В другом исследовании китайские коллеги обучали респондентов ассоциировать визуальный стимул с определенными буквами или сочетаниями букв английского и китайского алфавита
После обучения ассоциациям участники проходили тренинг, в котором им демонстрировали реальные слова, псевдослова или просто последовательности букв, но в виде фигур
Ученые исследовали с помощью фМРТ, как будет изменяться активность VWFA
Они обнаружили, что кратковременное изучение такого “нового языка” способствовало созданию репрезентаций новых стимулов в VWFA
Реакция этой области на псевдослова или случайные последовательности букв была выше, чем для реальных слов
Эти репрезентации не были связаны с фонологическими или семантическими аспектами слов, но отражали именно визуальные образы слов
Таким образом, пластичность VWFA можно “настраивать” изучением нового материала, и это будет работать, в том числе, в коротком временном промежутке
Похожее исследование было проведено с использованием лиц вместо фигур и показало идентичный результат
Весьма экзотическое исследование провели ученые из Швейцарии
Их цель состояла в том, чтобы научить участников произвольному контролю над активностью VWFA с помощью технологии обратной связи в режиме реального времени
Нейровизуализация проводилась с помощью фМРТ
Удивительно, что авторы выбрали именно этот метод нейровизуализации, так как он отличается значительно меньшим временным разрешением: можно не увидеть множество процессов, которые происходят в VWFA в течение долей секунд
Участники следили за своей активностью и должны были либо уменьшать ее, либо увеличивать
Увеличение достигалось с помощью представления, что человек что-то читает
Уменьшение — с помощью представления процессов, не связанных с чтением — например, ментальной визуализации игры в теннис
Такой тренинг длился всего 40 секунд
После тренинга более сильная активация VWFA и других областей, задействованных при чтении, обнаруживалась у тех участников, которым ее предстояло увеличивать
Обе группы не отличались по уровню активации VWFA до тренинга, но отличались после
Ученые утверждают, что обучение контролю за VWFA может в дальнейшем помочь при чтении уже в отсутствии обратной связи
И это может быть весьма полезным способом для людей с расстройствами мозга, которые препятствуют чтению
В книге “Высшие корковые функции” Александр Романович Лурия описывал успешные методы визуальной формы обучения у людей, которые страдали поражениями мозга в вербальных областях
Таким образом, было обнаружено, что VWFA пластична даже у взрослых и быстро усиливает свою нейрональную реакцию при визуальной тренировке и практике чтения
В конечном счете это способствует чтению в принципе, создавая мозговую основу для успешного овладения этим навыком