здорового мозга, мы получили изображение поврежденного пучка волокон (рис. 2.11). Как и следовало ожидать, нарушение охватывало зону от зрительных областей правой затылочной коры до участка, непосредственно примыкающего к «буквенной кассе», что объясняло неуверенное чтение А. К. слов, находящихся слева [143].
Все эти примеры – наглядное доказательство силы современных методов визуализации. В лаборатории мы обычно визуализируем не только анатомию мозга, но и активность в определенных областях, ее продолжительность и даже направление нервных волокон, которые эти зоны соединяют. Диффузионная МРТ стала незаменимым инструментом в клинической неврологии. Она используется для диагностики инсультов и ряда других патологий белого вещества, таких как рассеянный склероз. Однако информация, которую она предоставляет, сугубо анатомическая. Даже если мы видим связь, МРТ не дает нам никакого представления о том, как и когда она используется. Но так будет не всегда. Последние перспективные исследования показывают, что информация о мозговой активности присутствует и в диффузионном сигнале [144]. Прогресс в этой сфере настолько стремителен, что мы можем рассчитывать на новые открытия каждый год. Вероятно, уже в самом ближайшем будущем достижения в области визуализации позволят за считаные минуты составлять карты всех нейронных цепей, отвечающих за чтение, у любого человека.
Подпороговое чтение
Как мы только что убедились, область «буквенной кассы» распознает слова независимо от того, где они появляются. Это первая область мозга, для которой положение слова не имеет значения. Впрочем, инвариантность относительно пространственного расположения является лишь одним из фундаментальных свойств эффективного распознавания слов. Форма знаков тоже варьируется. Опытный читатель без труда идентифицирует, что «А» и «а» – это одна и та же буква в разных регистрах, и понимает, что СмЕсЬ пРоПиСнЫх И сТрОчНыХ бУкВ не меняет значения слова. Но как именно реализуется инвариантность относительно регистра? Задействует ли мозг те же области, которые отвечают за пространственную инвариантность? Происходят ли эти два процесса одновременно, или они требуют серии последовательных операций, которые опираются на разные механизмы коры головного мозга?
Чтобы ответить на эти вопросы, Тэд Полк и Марта Фарах провели простой эксперимент [145]. Во время фМРТ испытуемые читали слова, напечатанные в смешанном регистре, например «ОтЕлЬ». Измерив мозговую активность, исследователи обнаружили, что эти стимулы вызывали почти такую же реакцию, как и слова, напечатанные в одном регистре. В частности, профиль активности в области «буквенной кассы», даже при предъявлении таких причудливых стимулов, как «СлОнЕнОк» [146], оставался совершенно нормальным. В результате Полк и Фарах заключили, что эта область содержит абстрактную репрезентацию букв и слов, а ее нейроны нечувствительны к регистру.
Разумеется, эти выводы не окончательные. Относительно низкое пространственное разрешение изображений мозга не позволяет увидеть, какие именно нейроны реагируют на «ОтЕлЬ», «ОТЕЛЬ» и «отель»: одни и те же или разные. Совокупная активность, вызванная этими буквенными цепочками, может быть одинаковой, а задействованные нейроны – разными. Следовательно, идентичный паттерн активации не является доказательством того, что инвариантность относительно регистра реализуется именно в этом месте.
Эта проблема могла бы показаться неразрешимой, если бы не хитрая методика, позволяющая измерить реакцию мозга на пары слов, возникающих последовательно [147]. В каждом испытании участникам показывают два стимула друг за другом. Идея состоит в том, чтобы сравнить совокупную активность, вызванную одним и тем же словом, напечатанным в верхнем и нижнем регистре (например, «отель», за которым следует «ОТЕЛЬ»), и двумя разными словами (например, «радио», за которым следует «ОТЕЛЬ»). Из результатов опытов над животными мы знаем, что нейроны очень чувствительны к повторам. Они быстро адаптируются к возобновляющимся стимулам и при предъявлении во второй раз реагируют не так интенсивно. Новый образ, напротив, провоцирует мгновенную вспышку активности. Таким образом, сигнал МРТ, который сначала гаснет, а затем усиливается, косвенно сообщает нам, что нейроны заметили повтор стимула и его последующее изменение. Манипулируя формой объекта, мы можем установить, что считается повторением для данной конкретной области. Например, определяет ли она «отель» и «ОТЕЛЬ» как одно слово или как разные?
В идеале испытуемые не должны знать, что слова повторяются. В противном случае уровень внимания существенно падает. Поскольку это ведет к ослаблению сигнала МРТ, который распространяется на связанные со вниманием области, невозможно определить, что именно он отражает: локальную перцептивную инвариантность или глобальное изменение общего состояния внимания.
В своей экспериментальной работе я всеми силами старался предотвратить сознательное восприятие повторяющихся слов. Первое слово в каждой паре всегда появляется на очень короткий срок, составляющий не более 29 миллисекунд (чуть меньше продолжительности одного кинокадра). Это стандартные условия для подпорогового восприятия. Первое слово невидимо: оно зажато между двумя бессмысленными наборами геометрических фигур. Вместо него испытуемые воспринимают лишь краткое мерцание, а затем следует второе слово – единственное, которое они видят сознательно. Контрольные эксперименты подтверждают отсутствие какой бы то ни было информации о скрытом слове.
Удивительно, но замаскированное слово активирует часть нейронных цепей, отвечающих за чтение. В частности, область «буквенной кассы» реагирует на повторы слов – в этом случае ее активность уменьшается (рис. 2.12). Примечательно, что реакция ее одинакова независимо от того, в каком регистре напечатаны слова: в одном («ОТЕЛЬ» – «ОТЕЛЬ») или в разных («отель» – «ОТЕЛЬ»). В других областях мозга такой специфический эффект не наблюдается. Например, активность отделов затылочной доли, вовлеченных в низкоуровневую зрительную обработку, снижается, когда второй визуальный стимул является точной копией первого («ОТЕЛЬ» – «ОТЕЛЬ»), но сохраняется на прежнем уровне, если меняется регистр («отель» – «ОТЕЛЬ»). По всей вероятности, они кодируют только элементарные признаки, а потому интерпретируют любое изменение как новый зрительный объект, даже если на самом деле это одно и то же слово, только в разном виде. «Буквенная касса», напротив, выполняет более абстрактную операцию: она распознает, что «а» и «А» представляют собой один и тот же стимул. Таким образом, визуализация активности мозга показывает, что эта область одновременно вычисляет как пространственную, так и регистровую инвариантность [148].
Рис. 2.12. Письменные слова могут быть распознаны зрительной системой без участия сознания. В этом эксперименте первое слово предъявлялось в течение очень маленького промежутка времени (29 миллисекунд). Маскирующие фигуры, появлявшиеся непосредственно перед ним и сразу после него, делали слово невидимым. Тем не менее это неосознаваемое слово ускоряло реакцию испытуемых на его повтор, представленный позже в качестве сознательно видимой цели (вверху справа). Визуализация результатов сканирования показала, что за
