Прямо сейчас ваш мозг совершает подвиг. Как человек научился читать и превращать слова на бумаге в миры и смыслы

Что касается психологии, то и здесь Питерсен и его коллеги ввели некоторые новшества. Так, во время сканирования испытуемые должны были выполнять ряд постепенно усложняющихся задач. Сначала ученые делали снимки мозга в состоянии покоя, когда человек не был возбужден и не думал ни о чем конкретном. На втором этапе они замеряли нейронную активность во время повторения слов – напечатанных или произнесенных вслух. На третьем этапе испытуемых просили назвать глагол, связанный с каждым из представленных слов (например, «есть» или «кушать» для стимульного слова «торт»), и замеряли нейронную активность в процессе генерирования вербальных ассоциаций.

Питерсен и его коллеги надеялись, что таким образом им удастся идентифицировать области мозга, последовательно задействованные в зрительном и слуховом распознавании слов, артикуляции и мысленном управлении смыслами.

Снимки, полученные в ходе этого эксперимента, оказались настолько впечатляющими, что вскоре появились на первых полосах газет по всему миру и стали неотъемлемой частью науки о мозге. Впервые в истории были сфотографированы области живого человеческого мозга, отвечающие за речь (рис. 2.3)! Хотя позже эти изображения пришлось подкорректировать, все ключевые наблюдения были воспроизведены в рамках других исследований. Всякий раз, когда испытуемые смотрели на написанные слова, «загоралась» зрительная область, расположенная на затылке. Выраженная активность наблюдалась и на границе между затылочной и височной долями в левом полушарии. Этот небольшой участок в точности совпадал с областью, которую мы называем «буквенная касса». Звук произносимого слова не возбуждал ни одну из этих зон, зато вызывал активность в верхней и средней височной коре, отвечающих за обработку слуховых сигналов и устной речи. Произнесение слова вслух стимулировало участок в переднем отделе левого полушария, в непосредственной близости от области речепроизводства, открытой французским неврологом Полем Брока в XIX веке, а также левую и правую моторные области. Наконец, семантические ассоциации требовали мобилизации левой нижней префронтальной коры, часто ассоциируемой с творческим мышлением.

Рис. 2.3. Эпохальный снимок: речевые области мозга, впервые выявленные в ходе ПЭТ-сканирования (по материалам статьи Petersen et al., 1989; изображение любезно предоставлено Маркусом Райхле). Беззвучное чтение (вверху справа) запускает процессы зрительного распознавания слов в задней части левого полушария. В зависимости от поставленной задачи информация затем передается в области, кодирующие речевые звуки (вверху слева), речепроизводство (внизу слева) или управление смыслами (внизу справа). Использовано с разрешения Майка Познера и Маркуса Райхле.

Из всех этих зон только одна, левая затылочно-височная область, по-видимому, играла центральную роль в чтении. Удивительно, но ее локализация в точности совпадала с зоной чистой алексии, выявленной в ходе исследований повреждений мозга. Питерсен и его коллеги заметили, что эта область активизировалась только при виде письменных слов и не относилась к системе низкоуровневых зрительных участков, реагирующих на такие визуальные паттерны, как шашечница. В результате было высказано предположение, что она служит своеобразным связующим звеном между первичными зрительными анализаторами и остальной частью речевой системы. Проще говоря, это фильтр, через который должна пройти визуальная информация, прежде чем попасть в речевые центры. Он избирательно анализирует входящие изображения на наличие букв и направляет их в другие отделы мозга, которые преобразуют их в звук и смысл.

Универсальность чтения

Ключевую роль, которую играет в чтении область зрительной формы слова, подтвердил и другой, более гибкий метод визуализации, в значительной степени вытеснивший ПЭТ-сканирование. Это функциональная магнитно-резонансная томография, или сокращенно фМРТ. По сравнению с ПЭТ, фМРТ имеет два ключевых преимущества: она доступна в любой больнице и абсолютно безвредна, поскольку не требует введения в организм радиоактивных веществ. Аппарат фМРТ регистрирует сигнал магнитного резонанса, создаваемый колебаниями уровня кислорода в крови. Клетки крови содержат большое количество гемоглобина – молекул, отвечающих за транспортацию кислорода. Грубо говоря, если молекула гемоглобина не несет кислород, она ведет себя как маленький магнит и нарушает локальное магнитное поле, тем самым ослабляя сигнал, принимаемый аппаратом фМРТ. И наоборот, молекула гемоглобина, содержащая кислород, в магнитном поле становится прозрачной. Это изменение воспринимается устройством как небольшое, но измеримое усиление резонансного сигнала.