Чем мы читаем?

Чтение — это сравнительно молодая и исключительно человеческая способность. До сих пор ведутся споры о том, есть ли в нашем головном мозге область, отвечающая именно за чтение написанных или напечатанных слов. Многие исследователи уже подозревают в этом определённую область головного мозга. Судя по всему, учёные из Питтсбурга смогли внести некоторую ясность в этот вопрос. А помогла этому эпилепсия. Исследование опубликовано в 2016 году в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Схема расположения электродов

В исследовании, которое провели нейробиологи во главе с Авниэлем Гуманом (Avniel Ghuman), доцентом отделения нейрохирургии Университета Питтсбурга, использовали прямые записи нейрональной активности и непосредственную стимуляцию левой срединной веретенообразной извилины, расположенной в 37-м поле Бродмана, которая в последнее время часто называется визуальной областью словоформы (VWFА — visual word form area).

«Вот уже почти 200 лет идут дискуссии о том, есть ли в мозге человека отдельная область, отвечающая за чтение. И Вернике, и Шарко пытались ответить на вопрос, существует ли такая область»,  —  комментирует свою решимость ответить на этот вопрос Гуман.

В распоряжении учёных оказались четыре пациента с медикаментозно устойчивой эпилепсией, выбравшие метод хирургического лечения этого недуга. Всем этим пациентам в визуальную область словоформы вживили электроды, получив возможность с беспрецедентной точностью следить за тем, как мозг распознаёт напечатанные слова.

Использование этих электродов позволило учёным делать две вещи. Во-первых, при помощи стимуляции нейронов появилась возможность нарушать нормальную работу веретенообразной извилины. В результате нарушалась и способность пациента понимать написанное. Так, одна пациентка резко потеряла умение читать и одновременно ощущала наличие в написанном слов и частей слов, которых на самом деле не было в тексте. Одновременно неврологи отмечали, что стимуляция не мешала ни называнию предметов, ни распознаванию лиц.

Во-вторых, использование методов глубокого обучения в обработке полученных сигналов во время чтения слова (специфический сигнал длительностью в несколько сот миллисекунд) позволило чётко различать, какое именно слово читает пациент. Учёные смогли даже различать слова, которые различались всего одной буквой: например, hint («подсказка») и lint («ворс»).

«Наше исследование показывает, что визуальная область словоформы очень точно настроена на мелкие детали написанных слов и что эта область играет важную роль в уточнении представления мозга о том, что мы читаем. Нарушение восприятия письма в результате стимуляции VWFA даёт нам прямое доказательство того, что она  играет особую роль в мастерстве чтения»,  — говорит  Элизабет Хирсхорн (Elizabeth Hirshorn)  из Университета Питтсбурга.

Учёные считают, что их результаты будут иметь важные последствия для понимания и лечения расстройств чтения.

Видео чтения пациентом слов во время стимуляции веретенообразной извилины

Текст: Алексей Паевский

Decoding and disrupting left midfusiform gyrus activity during word reading by Elizabeth A. Hirshorn, Yuanning Li, Michael J. Ward, R. Mark Richardson, Julie A. Fiez, and Avniel Singh Ghuman in PNAS. Published online July 2016 doi:10.1073/pnas.1604126113