Как мозг приматов приспособился к чтению

Зрительная кора обезьяньего мозга может узнавать группы букв, похожие на слова.

В нашем мозге есть зоны, которые включаются при чтении: они распознают буквы, составляют из букв слова, из слов – предложения и т. д. Но как эти зоны у нас появились? По эволюционным меркам человек научился читать совсем недавно, когда все остальные функции мозга были уже распределены.

Тут возникает естественное предположение, что у какой-то мозговой зоны произошла смена или расширение специализации – раньше она занималась чем-то одним, но по мере того, как у человека появлялась письменная речь, эта зона стала распознавать ещё и написанные буквы-символы. Скорее всего, такая зона прежде тоже занималась анализом какой-то зрительной информации, распознавала какие-то объекты, так что ей было проще перейти на распознавание букв со словами и соединение написанных символов с их звучанием.

С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии в человеческом мозге можно увидеть участок, обозначаемый аббревиатурой VWFA, то есть visual word form area – зона зрительной формы слов, которая отличает слова от бессмысленных буквосочетаний и которая отличает слова на известном нам языке от слов на иностранном языке. Участок VWFA находится внутри нижней височной коры – это часть зрительной коры, занимающаяся распознаванием объектов. То есть распознавание слов вполне могло сформироваться внутри распознавания объектов, и сотрудники Массачусетского технологического института показали, как это могло происходить.

Ранее было показано, что в человеческом мозге, по мере того, как он учится читать, в зрительной коре возникают особые зоны, которые активируются во время чтения. Но на человеческом мозге почти невозможно проследить за этим на уровне отдельных нейронов, так что эксперименты ставили с макаками. Известно, что обезьяны способны отличать слова от не-слов, и что такие способности есть не только у человекообразных шимпанзе, но и у павианов, которые по сравнению с шимпанзе отстоят от нас в эволюционном смысле подальше.

В экспериментах макакам показывали около 2000 буквенных последовательностей, среди которых были как обычные английские слова, так и бессмысленные сочетания букв, однако среди бессмысленных буквосочетаний были те, что похожи на реальные слова, и те, что не похожи. Одновременно у обезьян записывали активность нейронов примерно в 500 участках по всей нижней височной коре.

Сигналы, записанные с коры, отдавали на анализ машинному алгоритму, который сопоставлял их с буквенными последовательностями. Авторы работы подчёркивают, что макак ничему специально не учили, они не выполняли никаких заданий, и реакцию мозга записывали как она есть. По нейронным данным алгоритм пытался понять, отличает ли кора (в каком-либо из нескольких сотен участков, где у неё записывали активность, поодиночке или в комбинациях) слова или что-то похожее на слова от буквенных последовательностей, которые на слова вообще не похожи. Затем искусственному интеллекту отдавали на анализ уже просто нейронные импульсы без соответствующих слов и не-слов, и компьютер теперь должен был по активности мозга понять, что видела обезьяна. Точность угадывания, как говорится в статье в Nature Communications, составила около 70%.

То есть алгоритм на основании данных мозга макак учился отличать слова от не-слов, и достигал тут сравнительно высокой точности. Но тут важно было использовать именно те данные мозга, что были взяты из нижней височной коры. Если алгоритму «скармливали» данные, записанные из другой зоны зрительной коры, то научить его распознавать слова не удавалось.

Стоит подчеркнуть, что речь тут не о том, что мозг приматов как-то угадывает, в каких последовательностях букв есть смысл, а в каких нет. Речь именно об орфографической форме: зрительная кора может отделить словоподобные объекты из букв от всего остального. Например, последовательность «ббббб» не покажется ей похожей на слово, потому что несколько одинаковых букв подряд отличаются от последовательностей, где буквы чередуются, а такие последовательности часто оказываются настоящими словами.

Конечно, тут можно вспомнить про предлоги из одной буквы, но ведь никто не говорит, что обезьяний мозг умеет опознавать слова всех языков во всём их многообразии. Тем не менее, можно сделать вывод, что в зрительной коре приматов – в той её области, которая ориентирована на распознавание объектов – давно сформировалась способность узнавать орфографическую форму слов. Эта способность пригодилась, когда у людей начал развиваться язык: участки мозга, отвечающие за распознавание объектов, быстро приспособились узнавать новые, ещё не виданные орфографические объекты.