Как мозг обрабатывает слово: исследователи НИУ ВШЭ сравнили читательские маршруты взрослых и детей

© iStock

Исследователи Центра языка и мозга ВШЭ с помощью магнитоэнцефалографии изучили, как мозг взрослых и детей реагирует на слова при чтении. Они показали, что у детей мозг дольше обрабатывает даже часто употребляющиеся в речи слова, а слова, которые встречаются редко, и псевдослова обрабатывает одинаково — медленно и по частям. С возрастом система перестраивается: высокочастотные слова переходят на быстрый маршрут, а вот новые сочетания букв по-прежнему анализируются медленно. Исследование опубликовано в журнале Psychophysiology.

Когда человек читает, его взгляд скользит по строке почти автоматически. Кажется, что смыслы просто появляются в голове. Но на уровне мозга чтение — цепочка быстрых процессов. Сначала распознаются буквы, затем они объединяются в слоги и слова, а после слово связывается со значением. Каждая стадия активирует разные области коры головного мозга. При этом для одних слов путь чтения оказывается короче, чем для других. Это зависит от частотности слова (насколько часто оно встречается в языке) и от возраста, в котором оно усвоилось.

В психолингвистике давно обсуждается идея двух путей чтения: быстрый путь для знакомых слов и более медленный — для незнакомых сочетаний букв. Ее подтверждали и поведенческие эксперименты, и нейролингвистические исследования. Но исследований о том, какие области коры включаются при чтении слов разной частотности и как этот процесс меняется у детей, у которых система чтения еще формируется, было немного, и их результаты были противоречивы.

В новом исследовании сотрудники Центра языка и мозга ВШЭ использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ) — метод, который фиксирует мозговую активность с точностью до миллисекунд и позволяет определить, в каких участках коры возникает сигнал. Исследователи анализировали две характеристики сигнала: амплитуду (насколько сильно активируется область мозга) и время пика сигнала (через сколько миллисекунд после появления стимула амплитуда достигает максимума).

Это одно из первых исследований, где взрослые и дети выполняли одно и то же задание на чтение слов, что позволило сравнить, как созревают быстрый и медленный маршруты чтения. В эксперименте участвовали 30 взрослых и 30 детей 7–12 лет, все носители русского языка без нарушений чтения. Участники читали про себя высокочастотные слова (сумка, ручка, диван), редкие слова (карцер, реагент, сводка) и псевдословa (смейф, кифил, пузуч).

Результаты в обеих группах показали, что чем выше была частотность слова, тем меньше амплитуда мозгового сигнала и тем раньше наступал момент его наибольшей активности, то есть этап, на котором слово уже распознается. Также при чтении высокочастотных слов быстрее активировались височные области, связанные с распознаванием и пониманием слов. Для слов с более низкой частотностью и псевдослов реакция была более выраженной и разворачивалась дольше, несмотря на то, что работала та же самая сеть областей. Эти результаты хорошо вписываются в идею двух маршрутов чтения: знакомые слова проходят по короткой траектории, а незнакомые — по более трудоемкому пути.

С другой стороны, детям для обработки тех же стимулов требовалось гораздо больше времени и привлечение большего числа ресурсов. У детей задержка накапливалась по мере продвижения обработки слова. Ранняя зрительная реакция в затылочной коре возникала почти одновременно у взрослых и детей (около 70–130 мс). На следующем этапе, связанном с анализом буквенных последовательностей, пик активности у детей сдвигался примерно на 40–60 мс. А на позднем этапе, на котором подключаются области, связанные с фонологической и смысловой обработкой, задержка достигала уже 150–200 мс по сравнению со взрослыми.

Мозговая активность на разных этапах обработки слова у взрослых и детей. Цвет показывает, насколько активна та или иная область мозга в конкретный момент времени. Рисунок иллюстрирует, что у детей пик реакции в тех же зонах смещен по времени по сравнению со взрослыми.

© Samoylov I., Bolgina T., Lonshakov G., Gomozova M., Arutiunian V., & Dragoy O., Patterns of cortical activity in a silent single-word reading task depend on word frequency and age-related differences: An MEG study, Psychophysiology, Volume 62, e70192, 2025.

Амплитуда сигналов у детей была выше: чтобы обработать то же слово, развивающемуся мозгу требовалось больше ресурсов. Различия были и при чтении высокочастотных слов: именно они сильнее всего демонстрировали разрыв между зрелой и формирующейся системой чтения. Важно, что исследователи обнаружили частотный эффект и в верхней височной области у детей. Это говорит о том, что лексический, быстрый путь чтения уже начинает работать, но пока еще неустойчив. Еще один важный результат был связан с интерпретацией псевдослов.

Татьяна Больгина

«У детей псевдословa вызывали такую же затратную реакцию, как и редкие настоящие слова, — возможно, потому, что и те и другие мозг обрабатывает по частям. Отсутствие четкой разницы между этими двумя категориями говорит о том, что быстрый, автоматический способ чтения у детей еще не сформировался», — комментирует один из авторов статьи, младший научный сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ Татьяна Больгина.

При этом сами области, которые активировались у детей и взрослых, были почти одинаковыми. Различались не карты активации, а скорость и интенсивность работы мозга. Исследование показывает, что основные механизмы чтения формируются рано, но постепенно становятся более экономными, точными и быстрыми. Полученные данные о реакциях мозга могут стать ориентиром для понимания развития навыков чтения.

Исследование выполнено в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.