Когда мы читаем, информация проносится между центрами обработки речи в разных частях мозга, путешествуя по нервным магистралям в белом веществе. Эта скоординированная деятельность позволяет нам расшифровывать слова и понимать их значение. Многие нейробиологи подозревают, что вариации в белом веществе могут лежать в основе различий в способности к чтению, и надеются, что, определив, какие тракты белого вещества задействованы, они смогут направить разработку более эффективных вмешательств для детей, которые испытывают трудности с навыками чтения.
В онлайн-публикации от 14 января в журнале NeuroImage ученые из Института исследований мозга Макговерна при Массачусетском технологическом институте сообщают о крупнейшем на сегодняшний день исследовании визуализации мозга для оценки взаимосвязи между структурой белого вещества и способностью к чтению. Их результаты показывают, что, если дефицит белого вещества является серьезной причиной неспособности читать, потребуются новые стратегии, чтобы остановить его.
Белое вещество состоит из пучков изолированных нервных волокон. Его можно рассматривать как интернет мозга, говорит старший автор Джон Габриэли, профессор медицинских наук и технологий Гровера Херманна в Массачусетском технологическом институте. «Это связь: способ, которым мозг общается на некотором расстоянии, чтобы управлять мыслями более высокого уровня и такими способностями, как чтение», — объясняет Габриэли, который также является профессором мозговых и когнитивных наук и исследователем в Институте Макговерна.
Чтобы визуализировать белое вещество и изучить его структуру, нейробиологи используют технику визуализации, называемую диффузионно-взвешенной визуализацией (DWI). Изображения собираются в МРТ-сканере, отслеживая движения молекул воды в мозгу. Ключевым показателем, используемым для интерпретации этих изображений, является фракционная анизотропия (FA), которая зависит от многих физических характеристик нервных волокон, таких как их плотность, диаметр и степень изоляции. Хотя FA не измеряет напрямую ни одно из этих свойств, она считается индикатором структурной целостности трактов белого вещества.
Несколько исследований показали, что FA одного или нескольких трактов белого вещества ниже у детей с низкими показателями чтения или дислексией, чем у детей с более сильными способностями к чтению. Но эти исследования небольшие — обычно с участием всего нескольких десятков детей — и их результаты противоречивы. Таким образом, было трудно объяснить проблемы с чтением плохими связями между определенными частями мозга.
Надеясь получить более убедительные результаты, Габриэли и Стивен Мейслер, аспирант Гарвардской программы по биологическим наукам и технологиям речи и слуха, завершающий работу над докторской диссертацией в лаборатории Габриэли, обратились к большой коллекции высококачественных изображений мозга, доступных через Сеть здорового мозга Института детского разума. Используя изображения DWI, полученные от 686 детей, и современные методы анализа, они оценили FA 20 трактов белого вещества, которые считаются важными для чтения.
У детей, представленных в наборе данных, были разные способности к чтению, но, что удивительно, когда они сравнивали детей с нарушениями чтения и без них, Мейслер и Габриэли не обнаружили существенных различий в FA ни по одному из 20 трактатов. Они также не обнаружили какой-либо корреляции между FA белого вещества и общими оценками детей по чтению.
Более подробный анализ связал способность к чтению с FA двух конкретных трактов белого вещества. Исследователи обнаружили корреляцию только тогда, когда они сузили свой анализ до детей старше 8 лет, которые обычно читают, чтобы учиться, а не учатся читать. В этой группе они обнаружили два участка белого вещества, ФА которых была ниже у детей, испытывающих трудности с определенным навыком чтения: чтением «псевдослов». Способность читать бессмысленные слова используется для оценки знаний о взаимосвязи между буквами и звуками, поскольку вместо этого можно распознавать настоящие слова с помощью опыта и памяти.
Первый из этих трактов соединяет центры обработки речи в лобных и теменных областях мозга . Другой содержит волокна, которые соединяют ствол мозга с мозжечком и могут помочь контролировать движения глаз, необходимые для того, чтобы видеть и отслеживать слова. Различия FA, которые Мейслер и Габриэли связали с оценками по чтению, были небольшими, и пока не ясно, что они означают. Поскольку менее связная структура в этих двух трактатах была связана с более низкими показателями чтения псевдослов только у детей старшего возраста, это может быть следствием жизни с нарушением чтения, а не причиной, говорит Мейслер.
Полученные данные не исключают роли структуры белого вещества в нарушениях чтения, но предполагают, что исследователям потребуется другой подход, чтобы найти соответствующие признаки. «Наши результаты показывают, что FA не так сильно влияет на способности к чтению, как считалось ранее», — говорит Мейслер. По его словам, в будущих исследованиях исследователям, вероятно, потребуется использовать более продвинутые методы анализа изображений для оценки характеристик, которые более непосредственно отражают способность белого вещества служить проводником информации.
