Изображения выделяют те области мозга, в которых мультисенсорная субаддитивность в значительной степени связана с навыками чтения. Во всех вокселях, показанных синим цветом, дети, которые лучше читали, также имели более низкую активность для аудиовизуального состояния, чем для условий только слуха и зрения. На панели A большая часть длины потока обработки визуальных объектов левого полушария (включая VWFA) показывает эту взаимосвязь. На панели B средняя затылочная извилина левого полушария (MOG), область, участвующая в идентификации форм, также демонстрирует эту взаимосвязь.
Нейровизуализационное исследование, проведенное психологом из Университета Буффало, предполагает, что не следует упускать из виду фонику, метод обучения чтению с использованием знания звуков слов, в пользу общеязыковой техники, которая фокусируется на визуальном запоминании словесных образов, открытие, которое может помочь улучшить лечение и диагностику распространенных нарушений чтения, таких как дислексия.
"Фонологическая информация имеет решающее значение для идентификации слов при их чтении," говорит Крис Макнорган, доктор философии, доцент психологии, чье исследование, "Аудиовизуальная интеграция в веретенообразной форме, зависящая от навыков, вызывает подавление повторения," использовали МРТ, чтобы наблюдать, как части мозга реагируют на звуковые и визуальные словесные сигналы. Результаты опубликованы в последнем выпуске Brain & Язык.
Согласно результатам исследования, лучший читатель – это тот, чья визуальная обработка более чувствительна к аудиоинформации.
"Здесь есть приложения не только при нарушениях чтения, но и о том, как детей учат читать в классе," он говорит.
За исключением травм, говорит Макнорган, все части мозга работают постоянно, вопреки мифу о том, что он функционирует только на части своих возможностей. Однако разные части мозга специализируются на разных видах деятельности, которые заставляют одни области работать больше, чем другие.
При чтении область визуальной формы слова (VWFA) с радостью встречает знакомые комбинации букв. Но для большинства видов деятельности требуется связь между различными областями мозга и координация с сенсорными системами, например, игрок аутфилдера наблюдает за бейсбольным мячом, в то время как мозг программирует двигательную систему, чтобы поймать его.
Как происходит это общение во время чтения – для чего требуются зрительные и слуховые знания – и в какой степени это менее ясно. Таким образом, исследование Макноргана искало так называемое «нисходящее влияние слуховых знаний» в VWFA.
Думайте о восходящем процессе как о потоке информации, который начинается с того, что зрительная система питает нейроны, которые обнаруживают основные особенности слов, такие как ориентация линии, что в конечном итоге приводит к распознаванию слова. Нисходящий процесс подразумевает, что в этот поток визуального распознавания входит некоторая другая информация – такая информация, как знание звуков слова.
"Эти слуховые знания можно использовать, чтобы исключить некоторые комбинации букв. Например, многие слова заканчиваются на ISK или ASK. В течение нескольких миллисекунд между нейронами может возникнуть некоторая двусмысленность, пытаясь выяснить, является ли последняя буква K или X," сказал Макнорган. "Поскольку в вашем вербальном репертуаре нет слов, оканчивающихся на ISX, это помогает исключить возможность того, что вы читаете слово DISX, а вместо этого читаете слово как DISK."
Чтобы найти доказательства этого нисходящего ввода, исследователи представили испытуемым с широким диапазоном способностей к чтению в возрасте от 8 до 13 лет с помощью пар слов. Испытуемые должны были определить, рифмуются ли слова, в то время как МРТ-сканер отслеживал их мозговую активность.
В эксперименте использовались три набора условий при представлении пар слов: испытуемые сначала читали пары слов (только визуально); затем услышал пары слов (только слуховые); и, наконец, сочетание зрения и звука, когда первое слово слышно, но читается второе (аудиовизуальная). Сканер МРТ определил, какие части мозга были наиболее активными во время каждого состояния, отображая трехмерное изображение мозга, состоящее из того, что выглядит как серия кубов, называемых вокселями.
"Думайте о вокселях как о LEGOS, собранном вместе, чтобы создать 3D-модель мозга. У каждого куба есть измерение силы активации, которое позволяет нам понять, что происходит в каждой области при всех трех условиях," сказал Макнорган.
Полученные изображения, по его словам, представляют собой что-то вроде киноленты, где примерно один кадр проходит каждые две секунды. Затем мощность сигнала измеряется в каждом вокселе при всех условиях на всех снимках во времени.
"Глядя на вокселы в определенной области мозга, если уровни сигнала, связанные с двумя разными состояниями, различаются, то у вас есть некоторые доказательства того, что область мозга обрабатывает информацию об этих двух состояниях по-разному," говорит Макнорган.
Чтобы понять результаты во всех условиях, исследователи берут сумму только слуховых и только визуальных сигналов и сравнивают ее с силой аудиовизуального состояния. Это помогает им различать мультисенсорные сенсорные нейроны, которые возбуждаются аудиовизуальной информацией, и наборы разнородных унисенсорных нейронов, смесь только визуальных и только слуховых нейронов, которые возбужденно реагируют на одно или другое.
"Если аудиовизуальный ответ больше, чем сумма только слухового и только визуального, это говорит о том, что получение обоих типов входных сигналов заставляет эти нейроны активироваться в течение более длительных периодов времени. Это супераддитивный эффект," говорит Макнорган. "Аудиовизуальный ответ меньше этой суммы предполагает, что получение обоих типов входных сигналов заставляет эти нейроны срабатывать меньше времени. Это субаддитивный эффект."
Эта субаддитивность связана с более высокими оценками чтения и более быстрой реакцией на слова с одинаковым написанием, чтение эквивалентно старту в гонке.
"По мере того, как вы учитесь читать, ваш мозг начинает больше использовать нисходящую информацию о звуках сочетаний букв, чтобы распознавать их как части слов," говорит Макнорган. "Эта информация дает вашей системе распознавания слов преимущество, позволяя ей быстрее реагировать. Мультисенсорные нейроны выполняют свою работу раньше, поэтому им не нужно работать так долго. Похоже, что у лучших читателей больше этих нейронов, использующих слуховую информацию, чтобы помочь визуальной системе распознавания слов."
Раннее вмешательство и базовое обучение, как это ни парадоксально, могут включать эту слуховую информацию, "больше думать о звуках разных слов вместо того, чтобы концентрироваться на распознавании слов," говорит Макнорган.