За пределами «буквенной кассы»

Любое увиденное нами слово проходит через область «буквенной кассы», которая играет доминирующую и универсальную роль в распознавании письменной речи. Но что происходит дальше, после разбиения слов на буквы, графемы и морфемы? Куда идет эта информация? Какие пути позволяют нам определять произношение и смысл?

Проследить основные нервные волокна, передающие информацию от зрительной системы к остальной части мозга, нам поможет анатомия. Как показывает диффузионная МРТ, разные области коры соединены крупными пучками связей. В частности, недавно был визуализирован один из важнейших таких путей – нижний продольный пучок, проходящий через всю височную долю, от ее самой задней части до переднего полюса[170]. Его анатомия говорит о том, что он собирает информацию из всех областей мозга, связанных со зрением, включая «буквенную кассу», и передает ее дальше по височной доле. Помимо него, соседние височные области последовательно соединены локальными U‑ образными волокнами, создающими петли обратной связи (рис. 2. 16). Все эти нервные кабели, заключенные в биологический изолятор под названием миелин, обеспечивают быструю передачу письменных слов по всей височной доле.

Рис. 2. 16. Левая затылочно‑ височная область, расположенная в задней части мозга, анализирует написанные слова и передает информацию в другие отделы по крупным пучкам волокон, которые можно визуализировать с помощью диффузионной МРТ. На снимке показана реконструкция длинного анатомического пути – нижнего продольного пучка, который проецируется на передний отдел височной доли. Кроме того, по всей поверхности коры проходят многочисленные U‑ образные волокна, последовательно соединяющие соседние области (по материалам статьи Catani et al., 2003). Использовано с разрешения Oxford University Press.

Однако нельзя забывать, что методы нейровизуализации позволяют нам видеть только крупные структуры человеческого мозга, не вдаваясь в более мелкие детали. Вполне вероятно, что некоторые важные связи не так плотно «упакованы» в макроскопические пучки, а потому современная аппаратура их просто не распознает. Чтобы увидеть устройство мозга во всех его подробностях, нужен микроскоп. Патологоанатомическое исследование, проведенное анатомами из Лозанны (Швейцария), показало: нейроны вентральной части височной доли передают информацию в центры, расположенные гораздо дальше друг от друга, чем предполагали эксперименты на обезьянах[171]. Поскольку эти редкие проводники практически невидимы при магнитно‑ резонансной томографии, ученые, проводившие исследование, были вынуждены ждать особого стечения обстоятельств. По чистой случайности один из их пациентов умер через три недели после инсульта, произошедшего в правой затылочно‑ височной области. Анатомы обработали его мозг специальным химическим раствором, который окрасил нервные окончания, погибшие недавно. Это позволило выявить все прямые связи, исходящие из очага поражения. Оказалось, что правая зрительная область проецирует информацию на самые разные участки коры, в том числе и на левое полушарие. Хотя связи были обнаружены практически везде, их плотность достигала максимума в речевых центрах, особенно в зоне Брока (нижняя лобная кора) и области Вернике (задняя часть верхней височной коры).

Если строение мозга симметрично, можно с уверенностью утверждать, что левая затылочно‑ височная область посылает сопоставимое количество проекций в оба полушария. Таким образом, краткий обзор коннективности мозга позволяет предположить, что «буквенная касса» выполняет функцию своеобразного коммутатора в сети, отвечающей за чтение. Идущие из нее волокна веером распространяются во всех направлениях и передают данные о внешнем виде слова множеству других областей одновременно. [172]

Прямое доказательство такой параллельной передачи информации было получено Ксенией Маринкович, Андерсом Дейлом, Эриком Халгреном и их коллегами из Массачусетского технологического института. Они первыми проследили путь, который совершает письменное слово внутри мозга. Но главное – им удалось это сделать в режиме реального времени[173]. При помощи современной 204‑ канальной системы исследователи измеряли крошечные магнитные поля, генерируемые синхронными разрядами множества нейронов. Они также разработали новое программное обеспечение, которое превращало эти сигналы в фильм. Таким образом ученые смогли наблюдать последовательную активацию различных участков коры, то есть основные стадии процесса чтения (рис. 2. 17). Конечно, получившиеся изображения были лишь реконструкцией, а не настоящими снимками коры, но на сегодняшний день это самая реалистичная картина того, какой маршрут проходит слово в мозге.

Рис. 2. 17. Вне зависимости от того, каким образом слово попадает в мозг (по зрительным или слуховым путям), активность охватывает одну и ту же совокупность речевых областей. Изображения, полученные с помощью магнитоэнцефалографии, представляют собой моментальные снимки задействованных участков коры спустя разное время после появления слова. Для облегчения визуализации складки коры сглажены с помощью специального компьютерного алгоритма. При чтении слов (справа) первые признаки активности регистрируются через 100 миллисекунд, на затылочном полюсе. Спустя 170 миллисекунд она распространяется на левую затылочно‑ височную область, «буквенную кассу» мозга, которая извлекает зрительную форму слова. После этого «вспыхивают» височные и лобные области левого полушария, большинство из которых также участвуют в обработке устной речи (слева) (по материалам статьи Marinkovic et al., 2003). Использовано с разрешения Neuron.

Как и ожидалось, первым активировался затылочный полюс, участвующий в первичной зрительной обработке. Примерно через 170 миллисекунд активность смещалась в левое полушарие, непосредственно в область «буквенной кассы». Через 250 миллисекунд после появления слова «вспыхивали» и другие участки коры. Стимуляция распространялась на височные доли, активируя верхнюю, среднюю и нижнюю височные области обоих полушарий. Наконец, через 300 миллисекунд в левом полушарии «включались» височный полюс, передняя островковая доля и зона Брока. Этот паттерн активации сохранялся в течение нескольких сотен миллисекунд с дальнейшим распространением в лобные зоны и неожиданным возвратом в задние зрительные области.

На мой взгляд, самое интересное в этом эксперименте то, что примерно через 250 миллисекунд активные зоны уже не ограничивались только зрительным восприятием – все они одинаково хорошо реагировали на устное слово. Следовательно, в цепной реакции, сопровождающей чтение, «буквенная касса» – последняя область, отвечающая за исключительно визуальную обработку слова. Зрительные области, лежащие за ее пределами, работают в тесной связи с сетями, отвечающими за устную речь.