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

Когда новое культурное изобретение находит свою нейрональную нишу, оно может быстро размножиться и захватить всю популяцию. Наступающий после этого период культурной стабильности продолжается ровно до тех пор, пока устоявшееся равновесие не нарушит очередное открытие. Именно так появляются, распространяются и постепенно отмирают культуры.

Как мы увидим далее, метафора культурной эпидемии отлично подходит для письменности: первичные источники инфекции возникли в Плодородном полумесяце (древний Шумер), Китае и Южной Америке, а избирательные периоды распространения чередовались с длительными периодами застоя. Если чтение сумело завладеть человеческим разумом настолько, что теперь составляет характерную особенность нашей грамотной культуры, то это потому, что оно нашло свою естественную нишу в затылочно-височной коре и ее связях. Способность этой области распознавать слова и передавать информацию о них другим отделам мозга – результат эволюционного процесса, протекавшего в два этапа:

• Первый этап: медленное формирование эффективных механизмов инвариантного распознавания объектов в ходе эволюции млекопитающих.

• Второй этап: быстрая культурная адаптация систем письменности к этой корковой нише в ходе культурной эволюции за последние 5000 лет.

Согласно этой точке зрения, область «буквенной кассы» развилась для распознавания естественных образов, но не букв и слов. Тем не менее эволюция наделила ее способностью учиться, благодаря которой она может превращаться в считывающее устройство. Все существующие системы письменности фактически используют элементарные формы, которые способна репрезентировать эта область.

Итак, кора вовсе не формировалась специально для письма – для этого не было ни времени, ни достаточного эволюционного давления. Скорее, это письменность развивалась с целью соответствовать особенностям коры – так, чтобы даже мозг примата мог с легкостью ее усвоить.

Нейроны для чтения

Если нейронные сети, изначально предназначенные для зрительного распознавания объектов, адаптируются к овладению чтением, то нам по-прежнему нужно убедительное описание того, как клетки в области «буквенной кассы» распознают написанные слова менее чем за одну пятую доли секунды. Какой тип нейронного кода записан в коре опытного читателя? Присваиваются ли каждой букве, слогу и слову свои собственные нейроны? Как эти клетки располагаются на поверхности коры?

Детальная карта нейронов, отвечающих за чтение, пока не составлена. В настоящее время средства визуализации человеческого мозга не могут распознать отдельные клетки. Однако наши обширные знания о мозге других приматов позволяют строить предположения о природе нейронного кода для чтения. Хотя большинство теоретических моделей сильно недооценивают истинную сложность нервной системы, они могут послужить основой для новых экспериментальных работ и привести к изобретению новых методов нейровизуализации. Исходя из этого, я и мои коллеги предложили предварительную модель нейронной архитектуры для чтения (рис. 3.9)[250].

В основу нашей модели положен хорошо известный факт, что вентральная зрительная система организована в виде иерархии, охватывающей область от затылочного полюса в задней части мозга до передних отделов височной доли. Как я уже объяснял, при переходе с одного иерархического уровня на следующий размер рецептивного поля нейронов увеличивается в два-три раза. Это означает, что они реагируют на все более крупные участки сетчатки. Параллельно с этим возрастает и сложность элементов, вызывающих возбуждение нейронов, а также их стабильность относительно размера, положения и освещения.

Рис. 3.9. Гипотетическая модель нейронной иерархии, поддерживающей зрительное распознавание слов. На каждом следующем уровне нервные клетки учатся реагировать на сочетание реакций нейронов предыдущего, более низкого уровня. В нижней части пирамиды, обеспечивающей распознавание слов и изображений, клетки обнаруживают локальные контрасты и ориентированные полосы. По мере того как мы поднимаемся выше, специализация нейронов возрастает. Они обнаруживают буквы, пары букв (биграммы), затем морфемы и маленькие слова. На каждой стадии рецептивное поле расширяется в два-три раза. Клетки начинают реагировать независимо от положения слова и деталей изображения (по материалам статьи Dehaene et al., 2005). Использовано с разрешения Trends in Cognitive Science.

Теперь представим, как могла бы измениться эта нейронная архитектура, если бы ее постоянно бомбардировали письменные слова. Предположим, что ее основная задача состоит в извлечении наиболее выраженных закономерностей из поступающих зрительных сигналов. На входе, в первичной зрительной коре (V1), нейроны относительно просты: они распознают только линии в узком поле сетчатки глаза. Как впервые обнаружили Хьюбел и Визель, любой нейрон в пределах ограниченной зоны сетчатки, на которую он реагирует, предпочитает вид маленькой черты любому другому зрительному стимулу. Поскольку буквы и слова состоят из таких линий, можно с уверенностью полагать, что овладение чтением не ведет к фундаментальным изменениям в схеме первичного кодирования. Большая часть нейронного рециклинга, вероятно, происходит на более высоком уровне – в области, записывающей сложные свойства зрительного образа. Однако не исключено, что даже самые первые стадии зрительной обработки претерпевают изменения в мозге опытных читателей. Область V1 вполне может обрабатывать такие распространенные формы, как T и X. И действительно, лабораторные эксперименты как на обезьянах, так и на взрослых людях показали, что интенсивная тренировка может влиять даже на ранние стадии зрительной обработки в первичной зрительной коре[251]. Овладение навыком чтения в раннем возрасте, когда мозг ребенка максимально пластичен, вероятно, вызывает аналогичные изменения.

Впрочем, большинство букв, судя по всему, кодируются нейронами в следующих двух областях – V2 и V4. Объединяя несколько элементарных линий, нейроны в зоне V2 действуют как элементарные детекторы контуров. На следующем уровне, в области V4, комбинации этих наборов позволяют нейронам избирательно реагировать на простые формы, которые, предположительно, включают в себя буквы. Еще до овладения чтением многие нейроны кодируют такие конфигурации, как T, L, X или O. Имея подобный алфавит элементарных форм в качестве отправной точки, научиться идентифицировать другие буквы очень просто. По всей вероятности, усвоение букв начинается в передних отделах вентральной височной коры. Именно здесь Танака обнаружил корковые колонки, реагирующие на заученные формы у макаки. Позже, когда чтение становится более автоматическим и мы учимся читать очень мелкий шрифт, процесс идентификации может постепенно вернуться в задние части мозга[252].

Если нейроны в области V4 распознают только единичные сочетания кривых, они могут кодировать только один вариант буквы. Как же мы узнаем, что одна и та же буква может появляться и