Язык как тренажер
Исследователи НИУ ВШЭ выяснили, как речь и жесты улучшают работу мозга
Специалисты изучили влияние владения языком на мозговые механизмы решения задач. Научный сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ Валерия Виноградова совместно с британскими исследователями проанализировала взаимосвязь между языковой компетенцией и функциональной активностью мозга у глухих и слышащих взрослых. Результаты показали, что степень владения языком независимо от его формы (жестовой или звучащей) прямо коррелирует с эффективностью работы нейронных сетей, ответственных за решение задач, не связанных с речью. Научная статья опубликована в журнале Cerebral Cortex.
Фото: Александр Казаков, Коммерсантъ
Фото: Александр Казаков, Коммерсантъ
Взаимосвязь языковых способностей и высших когнитивных функций давно является предметом изучения в психологии и нейронауке. Язык критически важен не только для коммуникации, но и для общих мыслительных операций: планирования, удержания правил и переключения между задачами. Примечательно, что эта закономерность проявляется как при использовании устной речи, так и жестового языка.
Дети глухих родителей, применяющих жестовый язык, обычно достигают в его освоении того же уровня и в те же сроки, что и слышащие дети в овладении звучащей речью. Однако большинство глухих детей рождаются у слышащих родителей и зачастую лишены полноценного языкового окружения в ключевые периоды развития, даже при использовании современных слуховых аппаратов. Такая задержка языкового развития в дальнейшем негативно сказывается на исполнительных функциях — способности планировать, контролировать действия и удерживать цели. Ряд исследований указывает, что это связано именно с недостатком языкового опыта в детстве, а не с фактом глухоты как таковой.
Международная группа ученых, включая специалистов Центра языка и мозга НИУ ВШЭ, изучила, как текущая языковая компетентность глухих взрослых связана с активностью крупных мозговых сетей, задействованных в решении сложных задач. Впервые был использован экспериментальный подход, позволяющий оценить влияние языкового опыта независимо от его модальности — жестовой или звуковой.
В эксперименте участвовали 24 человека с врожденной или рано приобретенной глухотой и 20 слышащих взрослых. Группы были сопоставимы по возрасту, полу, невербальному интеллекту и зрительно-пространственной памяти. Участники с нарушением слуха значительно различались по языковому опыту: для кого-то родным был звучащий английский, для других — британский жестовый язык, третьи использовали в быту упрощенные «домашние жесты». Многие владели несколькими языками, включая обе формы.
Для получения интегральной оценки языковых способностей, свободной от влияния модальности, участники выполняли задания на оценку грамматической правильности предложений на английском и британском жестовом языках. Наивысший из двух результатов использовался как показатель общего уровня языкового развития.
Во время проведения функциональной МРТ участники выполняли два теста на исполнительные функции: на рабочую память и планирование. Каждый тест включал основное задание и контрольное, схожее по визуальному оформлению, но не требующее аналогичной когнитивной нагрузки. В задании на рабочую память необходимо было запоминать расположение объектов на экране, а в задании на планирование — мысленно просчитывать последовательность действий в компьютерной версии классической задачи «Башня Лондона», предназначенной для исследования процессов планирования.
Ученые сфокусировались на двух крупных мозговых сетях. Первая — сеть целевой активности, объединяющая лобные и теменные области, которые активно вовлекаются при решении сложных задач. Вторая — сеть пассивного режима, зоны которой, наоборот, обычно снижают активность при концентрации на задании и более активны в состоянии покоя. Активность этих сетей взаимно противоположна: усиление одной сопровождается подавлением другой. Для обеих сетей оценивали силу активации и функциональную связность — степень согласованности работы входящих в них зон.
По точности выполнения заданий группы не различались: обе чаще ошибались в когнитивных тестах по сравнению с визуальными контрольными. Глухие участники в среднем реагировали медленнее, однако устойчивой связи между уровнем владения языком и скоростью выполнения основных заданий на рабочую память и планирование обнаружено не было.
На уровне мозговой активности обе группы продемонстрировали сходные паттерны. Как и ожидалось, в сети целевой активности активация была выше при выполнении задания на рабочую память. В сети пассивного режима активность, напротив, сильнее снижалась в этом задании по сравнению с контрольным. Однако у слышащих степень снижения активности сети пассивного режима существенно различалась между основной и контрольной задачами, в то время как у глухих эта разница не была статистически значимой.
Ключевой вопрос о связи языка и когнитивных процессов изучался именно в группе глухих участников, поскольку в ней наблюдалась большая вариативность в уровне языкового развития, что позволяет выявить эффекты, которые в группах с более однородными языковыми навыками могут оставаться незамеченными. У глухих участников с более высоким уровнем владения языком в задании на рабочую память наблюдались повышенная активность и функциональная связность сети целевой активности. Другими словами, у глухих взрослых с более развитыми языковыми навыками нейронные сети, поддерживающие рабочую память, работали интенсивнее и скоординированнее. Для сети пассивного режима, а также для контрольных заданий и теста на планирование подобной связи выявлено не было.
«Наши результаты демонстрируют, что язык и социальное взаимодействие играют ключевую роль в формировании когнитивных функций. Язык помогает удерживать в сознании сложные правила и цели, а также контролировать собственные действия. Различия в уровне языкового развития, обусловленные разными условиями в раннем детстве, влияют на то, как у глухих взрослых функционируют мозговые сети, отвечающие за решение сложных когнитивных задач. При этом не имеет значения, каким языком в большей степени владеет глухой человек — жестовым или звучащим. Язык любой модальности способствует развитию мышления»,— рассказала Валерия Виноградова, соавтор исследования
Авторы отмечают, что на развитие когнитивных навыков могут влиять и другие средовые факторы: социально-экономический статус семьи, качество раннего взаимодействия с родителями, доступ к образованию. Исследования с применением фМРТ показывают, что такие взаимосвязи можно обнаружить даже тогда, когда стандартные поведенческие тесты не выявляют различий между группами или корреляций между факторами. Дальнейшие исследования с участием людей разного возраста и с различными языковыми профилями позволят точнее понять, как на протяжении жизни взаимодействуют язык, мышление и сенсорный опыт и какую роль в этом играют ранние условия развития.