Исследователям из Университета Вашингтона (UW) удалось установить, что происходит с белым веществом детей при интенсивном образовательном процессе и как гибкость мозга напрямую связана с обучением. Восемь недель специальной обучающей программы усилили нейронные связи и улучшили навыки чтения даже у ребят с дислексией, хотя полагалось, что архитектура мозга жестко предопределяет это расстройство. Подробности опубликованы в журнале Nature Communications.
На иллюстрации изображен дугообразный пучок (зеленый), нижний продольный пучок (синий) и задние коллозальные тракты (розовые). Сredit: Jason D. Yeatman et al. / Nature Communications
Руководитель работы Джейсон Йитман (Jason D. Yeatman), доцент отдела речевых и слуховых исследований UW (I-LABS), считает, что процесс воспитания ребенка действительно меняет мозг физически, и его научная команда смогла обнаружить изменения в соединениях между разными его зонами всего за несколько недель после начала образовательной программы. С этой точки зрения роль учителя в качестве «инженера» мозга детей недооценена.
Дислексия – это расстройство, при котором нарушается способность читать и произносить слова. Оно входит в группу наиболее распространенных проблем при обучении, которые связаны с языком, и в некоторой форме выявляется примерно у 10-20 процентов всего населения. Быстрого и простого способа лечения не существует, а без какого-либо вмешательства дети с дислексией, как правило, испытывают в школе большие трудности, поскольку потребность в грамотности с течением времени только возрастает.
Доктор Йитман запустил Лабораторию развития и обучения мозга в I-LABS и вместе с коллегами провел исследование в течение лета 2016 и 2017 годов, в которое включили 24 ребенка в возрасте от 7 до 12 лет. Они участвовали в программе обучения чтению, предлагаемой центром Lindamood-Bell Learning. Компания не финансировала исследование, но предоставила курсы для участников бесплатно. Родители всех участников предварительно сообщали, что их ребенку либо было сложно читать, либо ему уже поставили диагноз дислексии.
В течение восьми недель дети получали индивидуальные инструкции на работу по четыре часа в день, пять дней в неделю. Ученые провели серию тестов на чтение до и после программы обучения и сделали каждому ребенку четыре МРТ исследования, оценивая также их поведение в начале, середине и конце восьминедельного периода. Контрольной группе из 19 детей со смешанными уровнями навыков чтения также проводились томографии и поведенческий анализ, но эти дети обучающую программу не проходили.
Исследователи сосредоточились на изучении белого вещества с помощью трактографии (которая измеряет скорость диффузии и направление движения протонов вдоль нервных трактов) трех зон мозга: левого дугообразного пучка, который соединяет области, обрабатывающие язык и звуки; левого нижнего продольного пучка, по которому проходят сигналы «входа» - буквы на странице; и задние каллозальные тракты, которые связывают два полушария мозга.
В мозге детей из контрольной группы не выявилось изменений скорости диффузии или структуры между последовательными томографиями, а также никак не изменились показатели тестов на чтение. Но вот у тех, кто участвовал в обучающей программе, навыки чтения улучшились в среднем на один полный класс, плюс у большинства скорость диффузии уменьшилась в дугообразном и нижнем продольном пучках.
Тем не менее в задних каллозальных трактах не произошло никаких значимых изменений, поскольку, как предполагают исследователи и как уже было доказано в предыдущих работах, эта структура в семь лет уже достаточно зрелая и стабильная, хоть и оказывает сильное влияние на обучаемость.
Конечно, это исследование тоже не до конца точно, так как данные МРТ – это лишь косвенные измерения связности между областями мозга, а не точная гистологическая оценка ткани. Однако, получившиеся результаты важны потому, что доказывают, что строго контролируемая краткосрочная образовательная интервенция связана с измеримым и идентифицируемым увеличением объема мозговой ткани в конце эксперимента по сравнению с началом.
Текст: Анна Хоружая
Rapid and widespread white matter plasticity during an intensive reading intervention by Elizabeth Huber, Patrick M. Donnelly, Ariel Rokem & Jason D. Yeatman in Nature Communications. Published June 2018
doi:10.1038/s41467-018-04627-5