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

распространенных биграмм достаточно для представления большинства слов, мы получим аналогичные цифры – около 600 колонок биграммных нейронов, то есть примерно 1/2 квадратного сантиметра. На третьем уровне биграммы объединяются в более длинные цепочки. По всей вероятности, для представления нескольких десятков тысяч слов, написание которых хранится в памяти, хватит набора из 500 префиксов, суффиксов, корней и сложных графем. В этом случае мы снова получаем 1/2 квадратного сантиметра коры.

Из этих расчетов, пусть и очень приблизительных, вытекает простой прогноз: независимо от того, как именно кодируются слова (буквами, биграммами или морфемами), каждая из этих репрезентаций должна занимать примерно одинаковую площадь на поверхности коры – 1/2 квадратного сантиметра. Это приблизительно соответствует кругу диаметром около восьми миллиметров. Таким образом, по мере продвижения информации от одного уровня к следующему активный участок зрительной коры должен смещаться вперед на восемь миллиметров (рис. 3.9). Эту гипотезу подтверждают нейровизуализационные исследования. Чтение активирует узкую полосу коры длиной в несколько сантиметров, простирающуюся от задней части мозга до переднего отдела левой затылочно-височной борозды. Функциональные подразделения в этой полосе не обнаружены[266]. Очевидно, чем ближе к передней части мозга, тем абстрактнее нейронный код.

Разумеется, эта грубая оценка количества нейронов, необходимых для чтения, не учитывает сразу несколько факторов. Как установил Кейдзи Танака, соседние клетки внутри корковой колонки могут кодировать варианты одной и той же базовой формы. Например, соседние нейроны обезьяны, вероятно, кодируют диск, эллипс и объект в форме картофелины. Если эту идею применить к чтению, можно предсказать существование «комбинаторных колонок», нейроны которых должны кодировать, например, все возможные комбинации одного согласного и разных гласных («та», «те», «ти», «то», «ту» и так далее) или наоборот («са», «на», «та», «ра», «ла», «ка»). Будь оно так, код был бы настолько компактным, что для воспроизведения любого письменного слова хватило бы нескольких десятков корковых колонок. За счет экономии коркового пространства это решение допускает смешение нейронных колонок для слов, объектов и лиц. Томография головного мозга и внутричерепные записи свидетельствуют о том, что предпочтения любой заданной области коры редко носят категориальный характер[267]. Таким образом, область «буквенной кассы», вероятно, включает в себя смесь корковых колонок: одни реагируют только на буквы, тогда как другие – на буквы, лица, инструменты и множество других зрительных форм[268].

Вкратце, предложенная мной схема отлично вписывается в площадь коры, доступную для зрительного распознавания слов. Избежать резкого увеличения числа нейронов, посвященных чтению, возможно. Все, что нужно, – это эффективный механизм научения, экономно распределяющий нейроны между наиболее частыми, информативными и инвариантными комбинациями букв.

Симуляция читающей коры

По всей вероятности, точное представление о нейронной архитектуре для чтения можно получить только одним способом: смоделировать формирование этого навыка на компьютере, строение которого напоминает структуру коры. Однако в настоящее время такая симуляция остается недостижимой мечтой. Чтобы воспроизвести воздействие тысяч часов чтения на миллионы нейронов в области «буквенной кассы», требуется суперкомпьютер, гораздо более мощный, чем любая из машин, существующих на сегодняшний день. Пока мы можем только надеяться, что прогресс в области вычислительной техники, наряду с появлением новых компьютеров, предназначенных для моделирования нейронных сетей, в результате позволит создать адекватную модель читающего мозга.

Тем временем стоит задуматься о том, как такая симуляция могла бы объединить огромное количество существующих систем письменности. В принципе архитектура мозга, читающего латинский алфавит, должна быть применима и к китайским иероглифам. Под влиянием китайского языка в нем должны развиться нейроны, настроенные на часто встречающиеся символы и их внутренние компоненты. В самом деле, большинство иероглифов содержат ограниченное количество семантических и фонетических маркеров, состоящих из нескольких стандартизированных штрихов – встроенного набора зрительных закономерностей, которые легко может уловить иерархический алгоритм обучения. Поведенческие эксперименты показывают, что чтение китайских символов основывается именно на такой иерархической и комбинаторной схеме[269]. Что касается китайских аналогов биграммных нейронов, то пока они не открыты.

Вероятно, что даже у читателей латинского алфавита нейроны со временем становятся чувствительны к единицам разного размера. Для языков с прозрачной орфографией, например итальянского, достаточно относительно скромного запаса детекторов букв и биграмм. Языки с непрозрачной орфографией, такие как английский или французский, напротив, требуют гораздо большего количества нейронов для кодирования таких больших и сложных орфографических единиц, как «ough», «tion» или «ould»[270]. Подобные зрительные закономерности, выходящие за пределы уровня букв, могут быть извлечены только на высших уровнях зрительной иерархии. Таким образом, наша модель предсказывает, что чтение на английском языке, в отличие от чтения на итальянском, должно задействовать области не только более обширные, но и расположенные ближе к передним отделам мозга. Именно это наблюдали Эральдо Паулесу и его коллеги (см. рис. 2.20)[271]. То же справедливо и для японского языка: различия в мозговой активности, вызванной словами на кандзи (требующей запоминания тысяч иероглифов) и кане (содержащей всего 46 слогов), могут быть объяснены заучиванием символов, размер и сложность которых разительно отличаются друг от друга[272].

Предпочтения нейронов и их роль в чтении

Хотя сегодня мы знаем, что процесс овладения чтением систематически задействует одну и ту же область коры, причина столь точной локализации до сих пор окутана тайной. Почему область «буквенной кассы» всегда расположена в левом полушарии и почему это верно для всех читателей и систем письменности? Что позволяет этой области обособиться от других зон, участвующих в распознавании объектов и лиц?

Хотя зрительная кора наделена значительной пластичностью, она не является «чистым листом», на котором отпечатываются результаты научения[273]. Сам факт того, что она организована в воспроизводимые субтерритории, расположение которых одинаково у всех людей, подразумевает, что она не эквипотентна. Что же формирует зрительный мозг читателя и объясняет стабильную локализацию процесса чтения? Очевидно, весь секрет в ранних предрасположенностях задействованных нейронов. По всей вероятности, будущим детекторам букв и биграмм изначально присущи особая зрительная чувствительность и проекции на речевые центры, делающие их особенно подходящими для овладения чтением.

Рис. 3.10. Градиенты зрительной специализации объясняют, почему затылочно-височная область «буквенной кассы» находится в одном и том же месте у всех людей. Один такой градиент охватывает всю длину вентральной зрительной