Вадим Дудченко
Администратор портала

Люди начали развивать системы чтения и письма только в течение последних нескольких тысяч лет. Наши способности к чтению выделяют нас среди других видов животных, но несколько тысяч лет-слишком короткий срок для того, чтобы наш мозг развил новые области, специально посвященные чтению.

Чтобы объяснить развитие этого навыка, некоторые ученые предположили, что части мозга, которые первоначально развивались для других целей, были "переработаны" для чтения. В качестве одного из примеров они предполагают, что часть зрительной системы, которая специализируется на распознавании объектов, была перепрофилирована для ключевого компонента чтения, называемого орфографической обработкой, - способности распознавать письменные буквы и слова.

Новое исследование, проведенное нейробиологами Массачусетского технологического института, подтверждает эту гипотезу. Полученные результаты показывают, что даже у нечеловеческих приматов, которые не умеют читать, Часть мозга, называемая инферотемпоральной корой (ИТ), способна выполнять такие задачи, как различение слов от бессмысленных слов или выделение определенных букв из слова.

"Эта работа открыла потенциальную связь между нашим быстро развивающимся пониманием нейронных механизмов зрительной обработки и важным поведением приматов-человеческим чтением", - говорит Джеймс Дикарло, глава отдела мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института, исследователь Института исследований мозга Макговерна и центра мозга, разума и машин, а также старший автор исследования.

Риши Раджалингем, постдок Массачусетского технологического института, является ведущим автором исследования, которое сегодня появляется в Nature Communications. Другие авторы MIT-постдок Кохитий Кар и технический партнер Сати Сангхави. В исследовательскую группу также входит Станислас Деэн, профессор экспериментальной когнитивной психологии в Коллеж де Франс.

Распознавание слов

Чтение-это сложный процесс, требующий распознавания слов, придания им значения и ассоциирования слов с соответствующим им звуком. Считается, что эти функции распределены по различным частям человеческого мозга.

Исследования функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) выявили область, называемую областью визуальной словоформы (VWFA), которая загорается, когда мозг обрабатывает написанное слово. Эта область участвует в орфографической стадии: она различает слова из беспорядочных строк букв или слова из неизвестных алфавитов. VWFA находится в ИТ-коре, части зрительной коры, которая также отвечает за идентификацию объектов.

Дикарло и Деэн заинтересовались изучением нейронных механизмов, лежащих в основе распознавания слов, после того как когнитивные психологи во Франции сообщили, что бабуины могут научиться отличать слова от не-слов, в исследовании, которое появилось в Science в 2012 году.

Используя фМРТ, лаборатория Дехэна ранее обнаружила, что части ИТ-коры, которые реагируют на объекты и лица, становятся узкоспециализированными для распознавания написанных слов, как только люди учатся читать.

"Однако, учитывая ограниченность методов визуализации человека, было сложно охарактеризовать эти представления при разрешении отдельных нейронов и количественно проверить, могут ли эти представления быть повторно использованы для поддержки орфографической обработки", - говорит Дехэн. "Эти открытия вдохновили нас спросить, могут ли нечеловеческие приматы предоставить уникальную возможность исследовать нейронные механизмы, лежащие в основе орфографической обработки."

Исследователи предположили, что если части мозга приматов предрасположены к обработке текста, они могут найти паттерны, отражающие это в нервной деятельности нечеловеческих приматов, когда они просто смотрят на слова.

Чтобы проверить эту идею, исследователи записали нейронную активность примерно с 500 нейронных участков в ИТ-коре макак, когда они смотрели на около 2000 строк букв, некоторые из которых были английскими словами, а некоторые-бессмысленными строками букв.

"Эффективность этой методики заключается в том, что вам не нужно обучать животных делать что-либо", - говорит Раджалингем. -То, что вы делаете, - это просто записываете эти паттерны нервной активности, когда вы показываете изображение перед животным."

Затем исследователи ввели эти нейронные данные в простую компьютерную модель, называемую линейным классификатором. Эта модель учится комбинировать входные сигналы от каждого из 500 нейронных узлов, чтобы предсказать, была ли строка букв, вызвавшая этот паттерн активности, словом или нет. В то время как само животное не выполняет эту задачу, модель действует как "дублер", который использует нейронные данные для генерации поведения, говорит Раджалингем.

Используя эти нейронные данные, модель смогла генерировать точные предсказания для многих орфографических задач, включая различение слов от не-слов и определение того, присутствует ли конкретная буква в строке слов. Эта модель была примерно на 70 процентов точна в различении слов от не-слов, что очень похоже на показатель, сообщенный в научном исследовании 2012 года с бабуинами. Кроме того, паттерны ошибок, допущенных моделью, были аналогичны тем, что были допущены животными.

Переработка нейронов

Исследователи также записали нейронную активность из другой области мозга, которая также питает его кору: V4, которая является частью зрительной коры. Когда они вводили паттерны активности V4 в модель линейного классификатора, модель плохо предсказывала (по сравнению с ней) производительность человека или бабуина в задачах ортогональной обработки.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что ИТ-кора особенно хорошо подходит для перепрофилирования навыков, необходимых для чтения, и они подтверждают гипотезу о том, что некоторые механизмы чтения построены на высокоразвитых механизмах распознавания объектов, говорят исследователи.

Теперь исследователи планируют обучать животных выполнению орфографических заданий и измерять, как изменяется их нервная активность по мере выполнения заданий.

  • Добавить в Словарь
     
    • Новый список слов для Русский -> Русский...
       
    • Создать новый список слов...
  • Копировать
  • Добавить в Словарь
     
    • Новый список слов для Русский -> Русский...
       
    • Создать новый список слов...
  • Копировать
 



Актуальные новости

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц