Исследовательница из Центра языка и мозга НИУ ВШЭ Валерия Виноградова и ее британские коллеги провели исследование, посвященное взаимосвязи между уровнем владения языком и работой мозга у взрослых, как глухих, так и слышащих. Результаты показали, что чем выше уровень владения языком – будь то жестовый или устная речь – тем более энергично и согласованно функционирует мозговая сеть, отвечающая за решение задач, не связанных с языком. Статья с результатами работы опубликована в Cerebral Cortex.
Вопрос взаимосвязи языка и сложных мыслительных операций на протяжении долгого времени является предметом дискуссий в психологии и нейронауке. Она имеет значение не просто для восприятия и понимания речи, но и для общих когнитивных функций, таких как планирование, запоминание инструкций и переключение между различными задачами. Примечательно, что данное явление актуально как для устной речи, так и для жестовой коммуникации.
Дети глухих родителей, владеющих жестовым языком, как правило, развивают его на схожем уровне и в приблизительно одинаковые сроки, как слышащие дети осваивают устную речь. Однако большинство глухих детей рождаются в семьях слышащих родителей и нередко сталкиваются с недостаточным доступом к языковой среде в критически важные этапы их развития, даже при использовании современных слуховых аппаратов. Поздняя задержка в развитии речи впоследствии может негативно сказаться на исполнительских функциях, таких как умение планировать, контролировать свои действия и удерживать цель. Исследования показывают, что это связано с языковым опытом в раннем детстве, а не с глухотой как таковой.
Сотрудничество международной группы психологов и нейробиологов, в которую вошел Центр языка и мозга НИУ ВШЭ, позволило исследовать взаимосвязь между уровнем владения языком у взрослых людей с нарушением слуха и активностью крупных мозговых сетей, отвечающих за решение сложных задач. Впервые был использован подход, который позволяет оценить влияние языкового опыта независимо от того, используется жестовый язык или язык, основанный на звуках.
В исследовании приняли участие 24 человека, страдающих от врожденной глухоты или потерявших слух в раннем возрасте, и 20 слышащих взрослых. Возраст, пол, невербальный интеллект и зрительно-пространственная память были примерно одинаковыми в обеих группах. Среди глухих участников наблюдались значительные различия в опыте использования языка: некоторые воспринимали английскую речь как родную, другие использовали британский жестовый язык, а третьи применяли упрощенные жесты, разработанные для общения дома с слышащими членами семьи. У многих участников были знания нескольких языков, как жестовых, так и звучащих.
Для определения общего уровня языковой компетентности, не учитывающего конкретную форму языка, участникам было предложено выполнить задания, направленные на оценку грамматической правильности предложений, составленных как на английском языке, так и на британском жестовом языке. В качестве общего показателя владения языком использовался более высокий из полученных результатов.
В процессе сбора данных функциональной магнитно-резонансной томографии участники провели два эксперимента, направленных на оценку исполнительных функций: рабочей памяти и планирования. Каждый эксперимент включал два условия: задание, требующее использования исполнительных функций, и контрольное задание, использующее схожие визуальные стимулы, но не предполагающее такой же умственной нагрузки. В задании на рабочую память участникам необходимо было запоминать расположение объектов, отображаемых на экране, а в задании на планирование – мысленно вычислять последовательность действий в компьютерной адаптации классической методики «Башня Лондона», предназначенной для изучения процессов планирования.
В ходе исследования ученые обратили внимание на две основные мозговые сети. Первая из них – нейронная сеть, отвечающая за целенаправленную деятельность. Она включает в себя ряд лобных и теменных областей, которые проявляют повышенную активность, когда человеку необходимо решить сложную задачу. Вторая сеть получила название сети пассивного режима работы мозга. Ее участки, как правило, снижают свою активность, когда внимание сконцентрировано на конкретной задаче, и активируются в моменты отдыха и отсутствия намеренного сосредоточения. Активность этих сетей демонстрирует обратную зависимость: усиление одной сети обычно сопровождается подавлением другой. Для каждой сети исследователи определяли степень ее активации в каждой группе, а также оценивали функциональную связность – то есть, насколько скоординированно работают отдельные зоны внутри сети.
Анализ результатов показал, что глухие и слышащие участники демонстрировали сопоставимую точность выполнения заданий. В обоих группах наблюдалось больше ошибок при решении задач, направленных на оценку когнитивных функций, по сравнению с контрольными заданиями, проверяющими визуальное восприятие. У глухих участников время ответа было в среднем больше, однако авторы не выявили устойчивой взаимосвязи между уровнем владения языком и скоростью выполнения ключевых задач, связанных с рабочей памятью и планированием.
Участники обеих групп показали схожие закономерности в мозговой деятельности. В соответствии с предположениями, при решении задачи на рабочую память наблюдалось усиление активности в сети, отвечающей за целевую деятельность. В то же время, в сети, связанной с пассивным режимом работы мозга, активность в этой задаче снижалась сильнее, чем при выполнении контрольного задания. При этом у слышащих степень снижения активности сети пассивного режима работы мозга существенно различалась между основной и контрольной задачами, в то время как у глухих такая разница не оказалась статистически значимой.
Изучение взаимосвязи языка и когнитивных процессов было сосредоточено на группе людей с нарушениями слуха, поскольку в этой группе наблюдается большая разница в уровне владения языком. Это позволяет выявить эффекты, которые могут быть не столь заметны в группах с более однородным уровнем языковой компетенции. У глухих участников с более высоким уровнем владения языком в ходе выполнения задания на рабочую память отмечалась повышенная активность и функциональная связность сети, отвечающей за целевую деятельность. Таким образом, у глухих взрослых с более развитым языком мозговые сети, задействованные в рабочей памяти, активировались более интенсивно и функционировали более согласованно. Подобной взаимосвязи не было выявлено для сети, отвечающей за пассивный режим работы мозга, а также для контрольных задач и эксперимента, направленного на оценку планирования.
«Полученные нами данные свидетельствуют о том, что язык и социальное взаимодействие оказывают существенное влияние на развитие когнитивных способностей. Язык способствует запоминанию сложных инструкций и целей, а также поддержанию контроля над собственным поведением. Различия в языковых навыках, обусловленные различными условиями в раннем возрасте, влияют на работу мозговых сетей, отвечающих за решение сложных когнитивных задач у взрослых людей с нарушениями слуха. При этом не имеет значения, каким языком владеет глухой человек – жестовым или устным, поскольку язык любой формы способствует развитию мышления», – как пояснила один из авторов исследования, научный сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ Валерия Виноградова.
Авторы указывают на то, что на формирование когнитивных способностей оказывают воздействие и другие элементы окружающей среды, такие как социально-экономический уровень семьи, особенности и результативность раннего взаимодействия с родителями, а также возможности получения образования. Изучения, выполненные с применением функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), демонстрируют, что подобные взаимосвязи можно выявить даже в ситуациях, когда стандартные поведенческие тесты не указывают на различия или наличие связи между этими факторами. Продолжение исследований, охватывающих людей разных возрастных групп и владеющих различными языками, позволит более детально разобраться в том, как на протяжении жизни взаимодействуют язык, мышление и сенсорное восприятие, и какую роль в этом процессе играют условия раннего развития.
Информация предоставлена пресс-службой НИУ ВШЭ