Ученые из Университета Сан-Паулу в Бразилии и Исследовательского института Ротман в Канаде выяснили, что умение читать и писать кардинально меняет то, как мозг обрабатывает звучащую речь – даже ту, которую человек никогда не слышал и не понимает.
Функционально неграмотные взрослые оказались практически не способны распознавать слова в незнакомом языке и при этом не задействовали правую нижнюю лобную извилину – зеркальный аналог моторной зоны Брока в правом полушарии. Это открытие показывает, что формальное образование и навык чтения формируют не только способность воспринимать письменный текст, но и глубинные механизмы фонологического анализа звукового потока. Результаты исследования опубликованы в журнале Cortex.
До этой работы ученые уже знали немало о том, как грамотность перестраивает мозг. Нейровизуализационные исследования, в которых сравнивались грамотные и неграмотные взрослые, показали, что обучение чтению вызывает структурные и функциональные изменения преимущественно в левом полушарии – особенно в височных зонах, ответственных за распознавание зрительных паттернов, и в лобно-теменных цепях, связанных с фонологической обработкой.
Грамотные люди значительно лучше справляются с задачами на фонологическую осведомленность – способность выделять и манипулировать звуковыми единицами речи: слогами, фонемами, рифмами. Еще одним маркером грамотности служит повторение псевдослов – бессмысленных, но произносимых звукосочетаний. Неграмотные с этим плохо справляются, поскольку не умеют точно представлять произвольные фонологические цепочки. Кроме того, установлено, что у грамотных людей некоторые зоны мозга активируются сильнее даже при восприятии устной речи. Однако до сих пор оставалось неясным, как именно неграмотность влияет на обработку звучащей речи в ситуациях, где читать вообще не нужно, и какие именно мозговые механизмы при этом страдают.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи воспользовались социальной ситуацией Сан-Паулу – крупнейшего города Латинской Америки, где сохраняется высокий уровень функциональной неграмотности среди пожилых людей (около 18% среди бразильцев старше 60 лет). В исследование включили три группы: молодых высокообразованных взрослых (23 человека около 26 лет, более 15 лет образования), пожилых высокообразованных взрослых (21 человек около 67 лет, также более 15 лет образования) и пожилых функционально неграмотных взрослых (15 человек около 69 лет, 1-6 лет формального обучения). Участников тщательно обследовали с помощью нейропсихологических тестов: оценивали навыки чтения, речевые способности и скорость обработки информации.
Ключевым экспериментальным инструментом стала задача мониторинга слов – участники слушали нарративный аудиотекст и нажимали кнопку каждый раз, когда слышали заранее указанное целевое слово. Задача выполнялась в двух версиях: на родном языке (португальском) и на незнакомом языке (японском). Одни и те же тексты, записанные одним и тем же двуязычным диктором, использовались в обеих версиях. Японский выбрали из-за его полной непохожести на португальский. В родноязычной версии участник понимал контекст, что облегчало поиск слова. В незнакомоязычной смысловой поддержки не было вовсе, и для выполнения задания требовалось осознанно анализировать фонологическую структуру непрерывного речевого потока. Дополнительно использовалось базовое условие: тишина с редкими тональными сигналами, на которые тоже нужно было реагировать. Все это проводилось внутри МР-томографа (3 Тесла), с применением специальной тихой последовательности сканирования, снижавшей шум аппарата на 74% – принципиальное условие для задачи на слуховое внимание.
В итоге в родноязычной версии все три группы справились хорошо: средний показатель правильных ответов составил 94-97% у высокообразованных и около 90% у неграмотных участников – разница небольшая, хотя статистически значимая. Однако в незнакомоязычной версии картина радикально изменилась: молодые образованные справились в 75% случаев, пожилые образованные – примерно в 48%, а пожилые неграмотные – лишь в 17%. Фактически последняя группа была неспособна выполнить задание. При этом корреляционный анализ показал, что результативность в незнакомоязычном условии значимо сильнее коррелировала с показателями функциональной грамотности, чем результативность в родноязычном. Другими словами, именно грамотность, а не общий интеллект или возраст, предсказывала способность находить слово в незнакомом речевом потоке.
При сравнении данных функциональной МРТ у пожилых образованных и пожилых неграмотных выяснилось, что в родноязычном условии различий почти не было – только левая прецентральная извилина активировалась сильнее у образованных. Но в незнакомоязычном условии разрыв оказался больше. У образованных пожилых дополнительно активировалась обширная сеть зон, в которую входили мозжечок, верхняя и нижняя височная кора, поясная извилина и большой кластер в правой нижней лобной извилине (rIFG) – правополушарном гомологе зоны Брока. Именно этот регион не включался у неграмотных участников.
Интересно, что оба эффекта – возрастной (сравнение пожилых и молодых образованных) и образовательный (сравнение двух пожилых групп) – были строго однонаправленными: у более образованных или более молодых всегда была большая активность. Возрастной эффект выражался преимущественно в усилении активации сенсомоторных зон коры в обоих языковых условиях, что исследователи связывают с феноменом «гиперрекрутирования» при старении – явлением, трактуемым то как компенсация, то как дедифференциация нейронных сетей.
Обсуждая роль правой нижней лобной извилины, авторы предлагают два взаимодополняющих объяснения. С одной стороны, rIFG – это компонент вентральной сети внимания, правополушарной системы, ответственной за переориентацию внимания и обнаружение поведенчески значимых событий в разных сенсорных модальностях. Когда речь понятна, семантический контекст автоматически помогает распознавать слова. Но когда язык незнакомый, необходимо непрерывно и осознанно отслеживать фонологические цепочки – и именно эту функцию обеспечивает rIFG, но лишь у тех, кто развил соответствующие навыки через обучение чтению.
Второе объяснение касается роли rIFG в фонологической рабочей памяти. Ранее авторы демонстрировали, что эта зона активируется при воспроизведении материала, хранившегося в фонологической, а не семантической памяти. У обеих групп пожилых одинаково активировалась дорсальная сеть внимания (двусторонние нижнетеменные регионы) при работе с незнакомым языком – то есть обе пытались выполнить задание, но только у грамотных подключалась система, позволявшая сделать это эффективно.
Функциональная неграмотность, по различным оценкам, касается до 21% взрослых в США, 15% в Великобритании и 47% в Италии. Исследование показывает, что отсутствие грамотности влечет за собой не просто неумение читать, но и принципиально иную организацию речевых сетей мозга – прежде всего ослабление тех механизмов, которые позволяют сознательно анализировать звуковой состав речи. Это важно для неврологии – многие исследования афазии и нейропластичности при повреждении левого полушария опираются на активацию правополушарных гомологов языковых зон как показатель компенсаторного восстановления. По новым данным, способность вовлекать эти зоны изначально зависит от образования, и при интерпретации подобных исследований необходимо учитывать грамотность участников как ключевую переменную.
Текст: Анна Хоружая