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

Что произойдет, если измерить диффузию в разных направлениях? В жидкостях это не имеет значения – в кофе капля молока рассеивается одинаково быстро во все стороны. Однако в биологических тканях движение ограничивают клеточные мембраны. В частности, белое вещество мозга в основном состоит из пучков нервных волокон, которые действуют как трубки: молекулы воды могут свободно перемещаться вдоль их главной оси, но не поперек. В любой точке мозга направление максимальной диффузии воды подобно стрелке, указывающей на ось главных проводящих путей. Если все локальные указатели объединить с помощью мощной компьютерной программы, можно получить трехмерное изображение главных нейронных маршрутов. Это напоминает фотографирование задних фар автомобиля с очень медленной выдержкой. Именно эти приборы всегда указывают направление, в котором автомобиль движется по шоссе.

Благодаря диффузионной МРТ ученые могут получать точные данные о коннективности (связности) человеческого мозга. До изобретения этого метода отследить нервные связи было крайне трудно. Возраст единственной правдоподобной карты, имеющейся в нашем распоряжении, насчитывает более 100 лет. И составил ее… Жозефа Жюль Дежерин. Только он был достаточно квалифицирован в анатомических исследованиях и весьма настойчив, чтобы по крупицам собирать информацию в ходе вскрытий.

Сканирование мозга А. К. сразу же выявило аномалию[142]

. Задняя часть его мозолистого тела и большой сегмент примыкающего к нему белого вещества не демонстрировали стандартную направленность диффузии воды. Сигнал утратил избирательность, которая обычно обнаруживается в этом месте мозга и указывает на присутствие крупного проводящего пути. Волокна, соединяющие два полушария, очевидно, были повреждены, и молекулы воды перемещались более свободно. Такая аномальная диффузия позволила проследить ход поврежденного маршрута даже в тех областях, где стандартная анатомическая МРТ выглядела нормально. Сопоставив эти снимки со снимками здорового мозга, мы получили изображение поврежденного пучка волокон (рис. 2.11). Как и следовало ожидать, нарушение охватывало зону от зрительных областей правой затылочной коры до участка, непосредственно примыкающего к «буквенной кассе», что объясняло неуверенное чтение А. К. слов, находящихся слева[143].

Все эти примеры – наглядное доказательство силы современных методов визуализации. В лаборатории мы обычно визуализируем не только анатомию мозга, но и активность в определенных областях, ее продолжительность и даже направление нервных волокон, которые эти зоны соединяют. Диффузионная МРТ стала незаменимым инструментом в клинической неврологии. Она используется для диагностики инсультов и ряда других патологий белого вещества, таких как рассеянный склероз. Однако информация, которую она предоставляет, сугубо анатомическая. Даже если мы видим связь, МРТ не дает нам никакого представления о том, как и когда она используется. Но так будет не всегда. Последние перспективные исследования показывают, что информация о мозговой активности присутствует и в диффузионном сигнале[144]. Прогресс в этой сфере настолько стремителен, что мы можем рассчитывать на новые открытия каждый год. Вероятно, уже в самом ближайшем будущем достижения в области визуализации позволят за считаные минуты составлять карты всех нейронных цепей, отвечающих за чтение, у любого человека.

Подпороговое чтение

Как мы только что убедились, область «буквенной кассы» распознает слова независимо от того, где они появляются. Это первая область мозга, для которой положение слова не имеет значения. Впрочем, инвариантность относительно пространственного расположения является лишь одним из фундаментальных свойств эффективного распознавания слов. Форма знаков тоже варьируется. Опытный читатель без труда идентифицирует, что «А» и «а» – это одна и та же буква в разных регистрах, и понимает, что СмЕсЬ пРоПиСнЫх И сТрОчНыХ бУкВ не меняет значения слова. Но как именно реализуется инвариантность относительно регистра? Задействует ли мозг те же области, которые отвечают за пространственную инвариантность? Происходят ли эти два процесса одновременно, или они требуют серии последовательных операций, которые опираются на разные механизмы коры головного мозга?

Чтобы ответить на эти вопросы, Тэд Полк и Марта Фарах провели простой эксперимент[145]. Во время фМРТ испытуемые читали слова, напечатанные в смешанном регистре, например «ОтЕлЬ». Измерив мозговую активность, исследователи обнаружили, что эти стимулы вызывали почти такую же реакцию, как и слова, напечатанные в одном регистре. В частности, профиль активности в области «буквенной кассы», даже при предъявлении таких причудливых стимулов, как «СлОнЕнОк»[146], оставался совершенно нормальным. В результате Полк и Фарах заключили, что эта область содержит абстрактную репрезентацию букв и слов, а ее нейроны нечувствительны к регистру.