Мозг юного читателя

Психология предполагает три основные фазы формирования навыка чтения, но их церебральные аналоги пока не определены. Есть ли у каждой стадии своя собственная характеристика мозга? Иными словами, уникален ли набор областей, активных на каждом этапе развития чтения?

Гипотеза нейронного рециклинга утверждает, что специализация зрительной системы происходит постепенно. Отсюда следует, что на первой, графической стадии, когда дети воспринимают слова как картинки, четкой специализации быть не должно: в чтении задействованы оба полушария. С опытом активная зона должна постепенно смещаться к левой затылочно‑ височной области «буквенной кассы», отвечающей за зрительное распознавание слов у опытных взрослых.

Если бы мы могли увидеть отдельные нейроны или корковые колонки, мы бы обнаружили масштабные изменения в нейронном микрокоде. Согласно гипотезе рециклинга, каждый урок чтения приводит к нейронной реконверсии: одни зрительные нейроны, ранее связанные с распознаванием объектов или лиц, теперь участвуют в идентификации букв; другие – частых биграмм; третьи – префиксов, суффиксов или повторяющихся слов. Параллельно с этим меняется и нейронный код для устной речи. По мере формирования фонематической осведомленности код трансформируются в более утонченную структуру, в которой фонемы представлены явно. Наконец, если бы мы могли проследить за ростом нервных волокон и рассортировать их в зависимости от функции, мы бы увидели регулярную, похожую на расческу проекцию, которая связывает каждую зрительную единицу с соответствующим ей произношением.

Прежде чем мы двинемся дальше, я должен подчеркнуть, что современные инструменты визуализации не позволяют нам отслеживать развитие навыка чтения непосредственно в мозге ребенка. Вероятно, пройдет еще много лет, прежде чем это станет возможным. Хотя первые снимки детского мозга были получены с помощью функциональной МРТ в конце 1990‑ х годов, визуализация развития этого органа до сих пор остается сложной задачей.

Проблема не в этике – в детских больницах МРТ используется уже более 20 лет, даже с новорожденными. Никаких побочных эффектов до сих пор не обнаружено. Ниже хорошо известного порога воздействие магнитных полей безопасно (при условии, конечно, что в зону действия магнита не попадают металлические предметы). Во время испытаний на безопасность некоторые виды животных находились всю жизнь под влиянием очень сильных магнитных полей, и каких‑ либо неблагоприятных последствий для их биологического развития не было выявлено[336].

Настоящая проблема с визуализацией развития носит методологический характер. Получить чистые данные в миллиметровом масштабе из мозга маленького ребенка за те полчаса, которые длится сканирование, чрезвычайно трудно. Во всем мире на такой подвиг способны лишь несколько лабораторий. Как правило, во время первого визита дети изучают макет сканера, привыкают к его шуму, примеряют наушники и очки. Кроме того, они должны научиться лежать совершенно неподвижно. Коллеги из Института Саклера в Нью‑ Йорке изобрели устройство, которое воспроизводит любимые мультфильмы детей, но тут же выключается, как только они двигают головой. Проникнувшись своей миссией, малыши охотно забираются в «космический корабль» (сканер) и участвуют в МРТ‑ экспериментах.

Немногочисленные результаты, полученные на сегодняшний день, показывают, что у человека в возрасте семи лет вид текста активирует нормальную сеть для чтения[337]. Область «буквенной кассы» в левой затылочно‑ височной коре расположена там же, где и у взрослых. Активны и латеральные височные области. К сожалению, такого рода исследования дают только один моментальный снимок и не позволяют отследить формирование навыка чтения от начала до конца. Чтобы проследить эволюцию этих активаций во времени, необходимы лонгитюдные исследования, предполагающие многократное сканирование одних и тех же детей. Такие испытания пока не проводились: родители неохотно соглашаются участвовать в проектах, рассчитанных на несколько лет и требующих ежемесячных визитов в лабораторию.

В настоящее время единственные достоверные данные получены в рамках «кросс‑ секционных» исследований. Подобные эксперименты заключаются в тестировании детей разных возрастных групп. Как оказалось, возраст и скорость чтения соотносятся с активностью мозга. За последние 10 лет Беннетт и Салли Шейвиц из Йельского университета в сотрудничестве с Кеном Пью, ныне работающим в лаборатории Хаскинса, обследовали сотни юных читателей. Полученные ими результаты позволили выявить четкую динамику. По мере совершенствования навыка чтения активация левой затылочно‑ височной области возрастает в том самом месте, где у взрослых расположена «буквенная касса»[338]. Активность этой зоны сильнее коррелирует со скоростью чтения, чем с возрастом ребенка. Это значит, что она представляет собой подлинную корковую основу овладения этим навыком, а не просто предопределенный эффект созревания мозга.

В небольшой группе детей, менее однородной по возрасту, исследователь из Джорджтаунского университета Гвиневер Иден не обнаружила усиления активности левой затылочно‑ височной области при формировании навыка чтения. Однако она заметила явное снижение активности правой затылочно‑ височной области – зеркального двойника «буквенной кассы» в правом полушарии[339]. Это наблюдение согласуется с гипотезой о том, что научение включает в себя процесс выборочного прунинга[340]. Изначально письменные слова, как и любой другой зрительный образ, вызывают паттерн двусторонней активации. Затем зона активности начинает сужаться и постепенно приобретает более ограниченный фокус, который представляется оптимальным. Нечто подобное прогнозировал Сэмюэль Ортон, отец‑ основатель психологии чтения и дислексии. Еще в 1925 году он утверждал, что «процесс научения чтению влечет за собой исключение из фокуса внимания образов памяти недоминантного [правого] полушария»[341].

Усиление строгой локализации функции чтения наиболее отчетливо прослеживается в записях электрической и магнитной активности детского мозга[342]. До начала обучения чтению вид написанного слова не приводит к быстрой активации левого полушария, которая наблюдается у взрослых примерно через 170–200 миллисекунд и отражает стабильное распознавание буквенных цепочек. По всей видимости, на самых ранних стадиях овладения чтением за разграничение слов и буквенных цепочек отвечает правая затылочно‑ височная область. Эта модель правосторонней активации вполне может составлять нейрональную основу «логографической» стадии Уты Фрит. В течение этого периода ребенок запоминает «моментальные снимки» знакомых слов и распознает их по общей форме подобно тому, как взрослый человек узнает знакомые лица. Через несколько лет печатные слова начинают вызывать гораздо большую активность, чем бессмысленные ряды геометрических фигур[343]. Паттерн активации свидетельствует о том, что в чтении задействована большая часть зрительной системы в обоих полушариях. Латерализованный ответ из области левой «буквенной кассы» впервые появляется примерно в возрасте восьми лет[344], но специализация еще далека от завершения[345]. Даже у 10‑ летних детей отрицательный сигнал, возникающий примерно через 170 миллисекунд после предъявления слова, регистрируется только в том случае, если оно употребляется часто и хорошо известно ребенку. Реакция на псевдослова, составленные по всем правилам правописания, например «молтоко» или «коша»[346], отсутствует (в отличие от взрослых). Полной зрелости область «буквенной кассы» достигает только в начале подросткового возраста – при условии, конечно, что ребенок читает регулярно.

Овладение чтением не просто меняет реакцию зрительной коры на письменные слова. Томография показывает масштабные изменения и в речевых областях левого полушария. Выраженные модификации наблюдались в верхней височной борозде и левой нижней префронтальной коре (зоне Брока), связанной с восприятием фонем и артикуляцией. Активация возрастает прямо пропорционально развитию фонематической осведомленности[347], то есть способности мысленно управлять элементарными звуками языка. В системе, отвечающей за устную речь, эти две области, вероятно, служат главными точками опоры для чтения.