Kitabı oku: «Прямо сейчас ваш мозг совершает подвиг. Как человек научился читать и превращать слова на бумаге в миры и смыслы»

Для Гилен

Stanislas Dehaene

READING IN THE BRAIN

Copyright © 2009 by Stanislas Dehaene. All rights reserved.

© Чечина А.А., перевод на русский язык, 2022

© ООО «Издательство «Эксмо», 2022

Как устроен мозг

Введение
Новая наука о чтении

Здесь у меня собранье небольшое Ученых книг, покой и тишина; Моим очам усопших речь внятна, Я с мертвыми беседую душою.

ФРАНСИСКО ДЕ КЕВЕДО¹

(ИСПАНСКИЙ ПОЭТ И ПРОЗАИК, 1580–1645)

Прямо сейчас ваш мозг совершает удивительный подвиг – он читает. Сканируя страницу, ваши глаза движутся скачкообразно. Четыре или пять раз в секунду ваш взгляд останавливается ровно настолько, чтобы вы успели распознать одно или два слова. Ничего этого вы, конечно, не замечаете. Сознательного разума достигают только звуки и значения слов. Но каким образом черным закорючкам на белой бумаге, попадающим на сетчатку глаза, удается вызывать в нашем воображении целую вселенную, как это делает Владимир Набоков в первых строках «Лолиты»?

Лолита, свет моей жизни, огонь моих чресел. Грех мой, душа моя. Ло-ли-та: кончик языка совершает путь в три шажка вниз по нёбу, чтобы на третьем толкнуться о зубы. Ло. Ли. Та.²

Человеческий мозг содержит целый набор сложных механизмов, отлично приспособленных к чтению. На протяжении веков этот дар Homo sapiens оставался тайной. Сегодня черный ящик мозга открыт, и на смену догадкам пришла настоящая наука – наука о чтении. За последние 20 лет благодаря достижениям в области психологии и нейробиологии выявлены многие принципы, лежащие в основе процесса чтения. Современные методы нейровизуализации всего за несколько минут позволяют непосредственно увидеть участки мозга, задействованные в расшифровке письменной речи. Ученые могут проследить весь путь печатного слова от сетчатки глаза до соответствующих центров в коре. Обработка слов осуществляется в несколько последовательных этапов, на каждом из которых система пытается ответить на следующие элементарные вопросы: Это буквы? Как они выглядят? Они образуют слово? Как оно звучит? Как оно произносится? Что оно значит?

На такой эмпирической основе и строится теория чтения. Согласно современным представлениям, для распознавания печатных слов в мозг могут быть внедрены нейронные цепи, сформированные в ходе эволюции и унаследованные нами от приматов. С этой точки зрения подходящие сети фактически перепрофилируются и начинают выполнять новую задачу – читать. Четкое понимание того, как умение читать и писать трансформирует мозг, оказывает глубочайшее влияние на наш подход к образованию и нарушениям обучаемости. В настоящее время разрабатываются новые реабилитационные программы. Хочется верить, что со временем они позволят справиться даже с такой изнуряющей патологией, как дислексия (неспособность к чтению текста).

Основная задача, которую я ставил перед собой при работе над этой книгой, – поделиться новыми и малоизвестными открытиями науки о чтении. Как ни странно, в XXI веке среднестатистический человек гораздо лучше разбирается в том, как работает автомобиль, нежели в том, как функционирует его собственный мозг. Люди, принимающие ключевые решения в сфере образования, покорно следуют веяниям педагогической реформы, откровенно игнорируя то, как мозг учится читать на самом деле. Многие родители, педагоги и политики признают: между учебными программами и последними достижениями в области нейробиологии существует огромный разрыв. Однако их представления о том, как именно эта наука может способствовать прогрессу в образовании, зачастую основаны лишь на паре-тройке цветных изображений работающего мозга. К сожалению, методы нейровизуализации, позволяющие нам увидеть мозг в действии, не так однозначны, как кажется, а потому могут ввести в заблуждение. Новая наука о чтении появилась совсем недавно и развивается так быстро, что за пределами научного сообщества о ней мало кто знает. Таким образом, моя главная цель состоит в том, чтобы, во-первых, вкратце изложить основы этой захватывающей области знаний, а во-вторых, подчеркнуть удивительные возможности нашего читающего мозга.

От нейронов к обучению

Формирование навыка чтения – важный шаг в развитии ребенка. Многим детям чтение дается нелегко; как показывают опросы, примерно один взрослый из десяти не владеет даже зачатками понимания текста. Нужны годы усердной работы, прежде чем система, отвечающая за чтение, заработает как часы и мы забудем о ее существовании.

Почему же научиться читать так трудно? Какие глубинные изменения в мозге сопровождают процесс освоения этого навыка? Все ли стратегии обучения одинаково хороши или одни лучше адаптированы к особенностям детского мозга, чем другие? Почему фонетический метод – систематическое обучение звуко-буквенным соответствиям – работает более эффективно, чем метод целых слов? Есть ли для этого конкретные научные основания; если да, то какие? Хотя многое еще неизвестно, новая наука о чтении дает более или менее точные ответы на все эти вопросы. В частности, она объясняет, почему результаты первых экспериментов свидетельствовали в пользу эффективности метода целых слов, в то время как новейшие исследования нейронных механизмов чтения доказывают, что это не так.

Зная, что именно представляет собой процесс чтения, мы можем лучше понять и его нарушения. Исследуя сознание и мозг читателя, я познакомлю вас с жертвами инсульта, внезапно утратившими способность читать, а также проанализирую причины дислексии, о неврологических основах которой мы узнаем все больше и больше. На сегодняшний день совершенно ясно, что мозг дислексика слегка отличается от мозга обычного человека. Хотя выявлено несколько генов предрасположенности к дислексии, ни в коем случае не стоит впадать в уныние и опускать руки. В настоящее время специалисты занимаются разработкой новых методик вмешательства. Например, было установлено, что интенсивное переобучение нейронных сетей, отвечающих за речь и чтение, приводит к значительным улучшениям, которые можно легко отследить с помощью методов нейровизуализации.

Нейрокультурный подход

Способность читать – еще одно доказательство исключительности человеческого мозга. Но почему Homo sapiens – единственный вид, способный активно самообучаться? Почему только ему присуща способность передавать свою сложную культуру потомкам? Как биологический мир синапсов и нейронов соотносится со вселенной культурных достижений? Чтение, а также письмо, математика, искусство, религия, сельское хозяйство и городская жизнь в разы расширили врожденные возможности нашего мозга. Только человек сумел выйти за рамки сугубо биологического существования; только человек создает искусственную культурную среду и обучает себя новым навыкам, таким как чтение. Эта уникальная человеческая способность, не свойственная ни одному другому виду, озадачивает и требует теоретического объяснения.

Один из базовых методов исследования в инструментарии нейробиолога заключается в изучении «культуры нейронов», то есть в выращивании их в чашке Петри. В этой книге я призываю к другой «культуре нейронов» – к новому взгляду на культурную деятельность человека, основанному на понимании ее связи с соответствующими нейронными сетями. Общепризнанная цель нейробиологии состоит в описании механизмов, с помощью которых элементарные компоненты нервной системы приводят к поведенческим закономерностям у детей и взрослых (включая продвинутые когнитивные навыки). Чтение – одна из наиболее многообещающих экспериментальных платформ для такого «нейрокультурного» подхода. На сегодняшний день мы имеем достаточно четкое представление о том, как самые разные системы письменности, включая иврит, китайский и английский языки, сохраняются в нейронных сетях человеческого мозга. В случае с чтением мы можем проследить прямую связь между нашей врожденной нейронной архитектурой и приобретенными культурными способностями. Есть надежда, что этот нейробиологический подход можно применить и к другим ключевым областям культурного самовыражения человека.

Загадка читающей обезьяны

Чтобы пересмотреть связь между мозгом и культурой, мы должны разгадать загадку, которую я называю парадоксом чтения: почему наш мозг, который мало чем отличается от мозга других приматов, способен читать? Чем объясняется его склонность к чтению, учитывая, что эта культурная деятельность была изобретена всего несколько тысяч лет назад?

Существуют веские причины, по которым этот обманчиво простой вопрос заслуживает статуса парадокса. Мы обнаружили, что кора грамотного мозга содержит особые механизмы, тонко настроенные на распознавание письменных слов. Что еще удивительнее, у всех людей эти механизмы локализованы в одних и тех же областях. Можно подумать, в нашем мозге имеется специальный орган для чтения!

Но письменность зародилась всего 5400 лет назад в Плодородном полумесяце³, а самому алфавиту не больше 3800 лет. Эти временные промежутки – сущий пустяк по меркам биологической эволюции. Поэтому у эволюции просто не было времени наделить Homo sapiens нейронными сетями, специально предназначенными для чтения. Мозг современного человека построен на генетическом коде, который позволял выживать нашим предкам – охотникам-собирателям. Хотя мы с удовольствием читаем Набокова и Шекспира, изначально наш мозг был рассчитан на жизнь в африканской саванне. Ничто в человеческой эволюции не могло подготовить нас к восприятию речи через зрение. Однако нейровизуализационные исследования показывают, что мозг взрослого человека содержит фиксированные цепи нейронов, идеально приспособленные к чтению.

Парадокс чтения чем-то напоминает рассуждения Уильяма Пейли⁴, которые он приводит в доказательство существования Бога. В своем труде «Естественная теология» (1802) он задается следующим вопросом: если в пустыне некто найдет на земле часы с замысловатым внутренним механизмом, явно предназначенным для измерения времени, разве не будет это служить неопровержимым доказательством того, что где-то существует умный часовщик, который создал этот прибор намеренно? Аналогичным образом, утверждал Пейли, сложные устройства, которые мы наблюдаем в живых организмах – например, механизмы глаза, – это подтверждение того, что природа есть не что иное, как творение божественного часовщика.

Чарлз Дарвин опроверг теорию Пейли, продемонстрировав, что слепой естественный отбор тоже может порождать высокоорганизованные структуры. Даже если биологические организмы на первый взгляд кажутся созданными для определенной цели, более тщательный анализ показывает, что их организация далека от совершенства, которого можно ожидать от всемогущего архитектора. Самые разные недостатки свидетельствуют о том, что эволюция не подчинена замыслу некоего разумного творца; в борьбе за выживание она выбирает случайные пути. В сетчатке глаза, например, кровеносные сосуды и нервные волокна расположены перед фоторецепторами, тем самым частично блокируя поступающий свет и создавая слепое пятно. Не очень удачная конструкция, верно?

Следуя по стопам Дарвина, Стивен Джей Гулд⁵ привел множество примеров неидеальных творений естественного отбора, включая большой палец у панды⁶. Британский эволюционист Ричард Докинз также показал, что сложные механизмы работы глаза или крыла могли возникнуть только в результате естественного отбора – иначе говоря, их создал «слепой часовщик»⁷. Итак, эволюционизм Дарвина, по всей вероятности, является единственным источником видимого «замысла» в природе.

Однако когда речь идет о чтении, то аллегория Пейли представляется сомнительной в несколько ином плане. Механизмы мозга, поддерживающие чтение, безусловно, сравнимы по сложности и конструкции с часами, найденными в пустыне. Вся их организация подчинена единственной очевидной цели – как можно быстрее и точнее расшифровывать написанные слова. И все же ни гипотеза о разумном творце, ни теория о медленном формировании в ходе естественного отбора не дают убедительного объяснения того, как именно возникло чтение. За столь короткое время эволюция не успела бы создать соответствующую нейронную сеть. Как же тогда человеческий мозг научился читать? Наша кора является результатом миллионов лет эволюции в мире без письменности. Каким же образом ей удается адаптироваться к специфическим задачам, связанным с распознаванием письменных слов?

Биологическое единство и культурное многообразие

В социальных науках приобретение культурных навыков, таких как чтение, математика или изобразительное искусство, редко объясняется сквозь призму биологии. До недавнего времени лишь немногие социологи признавали, что биология мозга и эволюционная теория имеют отношение к наукам об обществе. Даже сегодня большинство слепо согласится с наивной моделью мозга как бесконечно пластичного органа, чья способность к научению столь велика, что не накладывает никаких ограничений на пределы человеческой деятельности. Эта идея не нова. Она восходит к теориям британских эмпириков Джона Локка, Дэвида Юма и Джорджа Беркли. Человеческий мозг, утверждали они, подобен чистому листу, который постепенно впитывает отпечаток естественной и культурной сред посредством пяти органов чувств.

Подобный взгляд, отрицающий само существование человеческой природы, принимался без сомнений. Он принадлежит к «стандартной социологической модели»⁸, которую отстаивают многие антропологи, социологи, некоторые психологи и даже несколько нейробиологов, рассматривающих поверхность коры как «преимущественно эквипотентную и лишенную предметно-специфической структуры»⁹. Предполагается, что человеческая природа формируется посредством планомерного и гибкого процесса культурного насыщения. Проще говоря, этот подход подразумевает, что дети инуитов (амазонского племени охотников-собирателей) и дети, родившиеся в Верхнем Ист-Сайде¹⁰ в Нью-Йорке, имеют мало общего. Даже восприятие цвета, понимание музыки или представления о правильном и неправильном должны варьироваться от одной культуры к другой – хотя бы потому, что человеческий мозг содержит не так много стабильных структур, помимо способности к обучению.

Кроме того, эмпирики убеждены, что человеческий мозг, не стесненный биологическими ограничениями и не похожий на мозг других видов, может впитать любую форму культуры. С этой точки зрения рассуждать о фундаментальных основах культурных изобретений, таких как чтение, все равно что анализировать атомный состав пьесы Шекспира.

В этой книге я опровергаю подобный упрощенный взгляд на бесконечную приспособляемость мозга к культуре. Как показывают новейшие исследования нейронных сетей, отвечающих за чтение, гипотеза о невероятно гибком мозге неверна. Конечно, если бы мозг не мог учиться, он бы не смог адаптироваться к специфическим правилам правописания английского, японского или арабского. Однако это научение носит строго ограниченный характер. Все его механизмы заданы генами. Архитектура мозга схожа у всех представителей Homo sapiens и лишь незначительно отличается от других приматов. Во всем мире расшифровка письменного слова задействует одни и те же области коры. Овладение чтением – будь то на французском или китайском языке – осуществляется через генетически запрограммированную сеть нейронов.

На основании этих данных я предлагаю новую теорию нейрокультурных взаимодействий, противоположную культурному релятивизму¹¹ и способную разрешить парадокс чтения. Я называю ее гипотезой «нейронного рециклинга». Согласно этому новому подходу, архитектура человеческого мозга подчинена жестким генетическим ограничениям, однако некоторые нейронные цепи допускают определенную вариативность. Часть нашей зрительной системы, например, не зафиксирована и восприимчива к изменениям в окружающей среде. Именно эта зрительная пластичность в хорошо структурированном мозге позволила древним писцам изобрести чтение.

В целом ряд нейронных сетей, заданных генами, снабжает мозг «предварительными репрезентациями»¹² или гипотезами, которые он может принять относительно будущих изменений в окружающей среде. В процессе развития механизмы научения помогают определить, какие из них лучше всего отвечают текущим обстоятельствам. Овладение культурными достижениями происходит именно благодаря этой пластичности. Наш мозг отнюдь не чистый лист, который покорно впитывает все, что его окружает; он адаптируется к конкретной культуре, минимально корректируя свои функции с учетом новых требований. Иными словами, мозг – это не tabula rasa¹³, в рамках которой накапливаются культурные конструкции, а тщательно структурированное устройство, способное переориентировать некоторые свои части на новые задачи. Осваивая тот или иной навык, мы перепрофилируем определенные старые нейронные сети, доставшиеся нам от приматов – конечно, в той мере, в какой они допускают подобные трансформации.

О содержании книги

На страницах этой книги я расскажу, как нейронный рециклинг¹⁴ может объяснить грамотность, ее механизмы и даже ее историю. Первые три главы посвящены анализу механизмов чтения у взрослых. В главе 1 мы посмотрим на чтение с психологической точки зрения: как быстро мы читаем и каковы основные детерминанты этого действия? В главе 2 описаны области мозга, активные во время чтения, а также современные методы их визуализации. Наконец, в главе 3 мы спустимся на уровень отдельных нейронов, которые распознают буквы и слова, и их организации в цепи.

Подходя к своему анализу с механистической точки зрения, я предлагаю обнажить шестерни читающего мозга подобно тому, как преподобный Пейли призывал разобрать часы, брошенные в пустыне. Впрочем, заглянув в мозг читателя, мы не увидим в нем никакого совершенного устройства, сотворенного божественным часовщиком. Нейронные сети, задействованные при чтении, имеют немало изъянов, выдающих компромисс между идеальным считывающим аппаратом и имеющимися биологическими механизмами. Почему чтение не работает так, как работает быстрый и эффективный сканер? Все дело в специфических особенностях зрительной системы приматов. По мере того как мы перемещаем взгляд по странице, слова попадают в центральную область сетчатки глаза, а затем распадаются на множество фрагментов, которые позже наш мозг вновь собирает воедино. Только потому, что за счет многолетней практики все эти процессы становятся автоматическими и бессознательными, мы пребываем в иллюзии, будто чтение – это просто и легко.

Бесспорно, наши гены эволюционировали не для того, чтобы однажды мы могли научиться читать. Как же тогда разрешить парадокс чтения? Моя логика проста. Если мозг не эволюционировал для чтения, значит, верно обратное: системы письменности развились с учетом ограничений нашего мозга. В главе 4 мы проанализируем историю письма с этой точки зрения, начиная с первых доисторических символов и заканчивая изобретением алфавита. На каждом из этапов были обнаружены свидетельства непрерывных культурных изменений. На протяжении тысячелетий писцы старались придумать слова, знаки и алфавиты, наилучшим образом отвечающие ограничениям нашего мозга. По сей день мировые системы письменности сохраняют ряд общих конструктивных особенностей, которые могут быть прослежены до ограничений, налагаемых на письмо устройством нашего мозга.

В продолжение мысли о том, что наш мозг не создан для чтения, но способен переориентировать некоторые из своих сетей на эту новую культурную деятельность, я рассматриваю то, как именно дети учатся читать. Психологические исследования показывают, что существует не так много способов превратить мозг примата в мозг опытного читателя. В главе 5 довольно подробно исследуется единственная траектория, по которой, по всей видимости, следует формирование этого навыка. Школы поступят благоразумно, если используют эти знания для оптимизации обучения чтению и смягчения пагубных последствий неграмотности и дислексии.

Я также покажу, как нейронаучный подход может пролить свет на более загадочные особенности овладения навыком чтения. Например, почему так много детей пишут свои первые слова справа налево? Вопреки общепринятому мнению, ошибки, связанные с зеркальной инверсией, не являются первыми признаками дислексии; скорее, это естественное следствие организации нашей зрительной системы. У большинства детей дислексия связана с другой, вполне отчетливой аномалией в обработке звуков речи. Описанию симптомов дислексии, их мозговых механизмов, а также самых последних открытий, касающихся генетических основ этой патологии, посвящена глава 6. В главе 7 мы узнаем, что зеркальные ошибки могут говорить о нормальном процессе зрительного распознавания.

Наконец, в главе 8 мы вновь вернемся к тому удивительному факту, что только наш вид способен на такие сложные культурные изобретения, как чтение. Чтение – уникальный подвиг, который не под силу ни одному другому примату. Согласно стандартной социологической модели, мозг – это чистый лист, на котором культура может писать все, что ей заблагорассудится. Это не так. В действительности культура и организация мозга неразрывно связаны между собой, и чтение – убедительное тому доказательство. За свою долгую культурную историю люди убедились, что зрительную систему можно использовать в качестве суррогатного речевого входа. Так возникло чтение и письмо. Аналогичный подход применим и к другим ключевым культурным изобретениям человека. Математика, искусство, музыка, религия – все это можно рассматривать как устройства, сформированные веками культурной эволюции и захватившие наш мозг примата.

Остается последняя загадка: если учиться могут все приматы, почему Homo sapiens – единственный вид с развитой культурой? Хотя этот термин иногда применяется в отношении шимпанзе, их «культура» едва ли выходит за рамки нескольких хитроумных способов колоть орехи. Да, они моют картофель и выуживают муравьев палкой, но это ничто по сравнению со свойственным человеку беспрерывным производством взаимосвязанных условностей и систем символов, включая языки, религии, искусство, спорт, математику и медицину. Другие животные могут постепенно научиться распознавать новые знаки, такие как буквы и цифры, но они не могут их изобрести. В заключении я высказываю некоторые предварительные размышления об исключительности человеческого мозга. Уникальность нашего вида может быть обусловлена сочетанием двух факторов: теории чужого сознания (способностью понимать мысли других людей) и глобального рабочего пространства (внутренним буфером, в котором происходит объединение множества идей). Оба механизма, заложенные в наших генах, делают нас единственным культурным видом на планете. Кажущееся бесконечным разнообразие человеческих культур – лишь иллюзия. Никому из нас не под силу вырваться из замкнутого когнитивного круга: как вообще можно вообразить формы, кроме тех, что способен представить наш мозг? Хотя чтение – относительно недавнее изобретение, оно тысячелетиями дремало в ореоле потенциальных способностей, заложенных в нашем мозге. В основе внешнего многообразия человеческих систем письменности лежит базовый набор универсальных нейронных механизмов, которые, подобно водяному знаку, обнаруживают ограничения человеческой природы.