Современная зарубежная психология
2020. Том 9. № 2. С. 21–33
doi:10.17759/jmfp.2020090202
ISSN: 2304-4977 (online)
Динамика вызванных потенциалов в процессе становления грамотности
Аннотация
Общая информация
Ключевые слова: развитие грамотности, чтение, опознание ошибок, дислексия, вызванные потенциалы, N170, N400, P600
Рубрика издания: Когнитивная педагогика
Тип материала: обзорная статья
DOI: https://doi.org/10.17759/jmfp.2020090202
Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) в рамках научного проекта № 20-013-00514.
Для цитаты: Ребрейкина А.Б., Ларионова Е.В., Мартынова О.В. Динамика вызванных потенциалов в процессе становления грамотности [Электронный ресурс] // Современная зарубежная психология. 2020. Том 9. № 2. С. 21–33. DOI: 10.17759/jmfp.2020090202
Полный текст
Исследование грамотности представляет особый интерес для психологии развития, потому что обучение чтению и письму тесно взаимосвязаны с навыком овладения языком, формирующимся по мере взросления. В литературе описаны факторы, играющие важную роль в становлении грамотности. Это, прежде всего, определенный уровень развития речевых функций, фонематического анализа и синтеза, а также неречевых психических функций — мышления, внимания, зрительной и слухоречевой памяти [2; 7]. Кроме того, овладение чтением и письмом, как психолингвистический и социально-ориентированный процесс, зависит от социальной среды, социально-экономического статуса, а также от структуры языка, которым овладевает учащийся [29]. В свою очередь, грамотность, т. е. полученные знания и компетентность в чтении и письме, улучшает память, зрительный поиск и пространственный анализ, восприятие и понимание речи [11; 24]. Таким образом, грамотность представляет собой сложный когнитивный домен, связанный с множеством функций, которые включают в себя умение декодировать звуки устной речи в письменные символы и, наоборот, письменные в речевые, с учетом присущих языку правил.
Процесс становления грамотности проходит путь от развернутой системы сознательных действий в начале обучения до автоматизированного способа выполнения более сложного действия. В нейролингвистических исследованиях широко используется метод вызванных потенциалов (ВП), который имеет хорошее временное разрешение и позволяет оценить разные этапы быстро протекающей мозговой активности, связанной с восприятием вербальной информации. Нейрофизиологические корреляты когнитивных процессов, лежащих в основе грамотного письма и чтения, можно оценить, манипулируя теми или иными параметрами стимулов. Так, сравнение слов и наборов символов, псевдослов (бессмысленных слов, составленных в соответствии с нормами языка) и «не слов» (буквенных сочетаний, не свойственных данному языку) помогает оценить низкоуровневые этапы обработки информации, определить компоненты вызванных потенциалов, чувствительные к орфографическим характеристикам, т. е. к зрительному знакомству с написанием букв и слов, присущих языку. При сопоставлении восприятия слов и псевдослов можно выявить этапы обработки информации, чувствительные к лексическим и семантическим параметрам. Использование словосочетаний и простых предложений в качестве стимулов позволяет оценить семантические и синтаксические процессы, связанные с пониманием.
Однако, несмотря на значительное количество нейрофизиологических исследований, они, как правило, охватывают лишь отдельные аспекты проблемы. В настоящем обзоре мы объединили эти работы и рассмотрели их в контексте формирования орфографических, лексических, семантических и синтаксических уровней восприятия вербальной информации как компонентов грамотности в норме и при нарушениях овладения устной и письменной речью.
Вызванные потенциалы: N170, N400
и поздний позитивный комплекс
В нейролингвистических исследованиях чаще всего упоминаются такие компоненты ВП мозга, как N170, N400 и поздний позитивный комплекс (LPC или Р600).
Компонент N170 или N1 — негативное отклонение ВП, наблюдающееся в теменно-затылочных областях в интервале около 150—200 мс после зрительного предъявления стимулов. Этот компонент, прежде всего, связывают с орфографической обработкой, подразумевающей зрительный анализ слова, он зависит от опыта восприятия букв, буквосочетаний и слов [10; 52], т. е. может отражать изменения навыка чтения. Было показано, что компонент N170 чувствителен к смешанному регистру букв в слове, к длине и частоте встречаемости слов [10; 52]. Кроме того, этот компонент отражает и процессы лексической обработки: его амплитуда различается на слова, псевдослова и псевдогомофоны (слова с неправильным написанием, но звучащие как реальные слова) [10; 28; 44].
Компонент N400 — негативная волна ВП, наиболее выраженная в центрально-теменных областях во время обработки письменной и устной вербальной информации [27]. Первоначально компонент N400 был идентифицирован как ответ на семантически неправильные окончания предложений (например: «Я беру кофе со сливками и собакой») [27]; но позже было показано, что он чувствителен к широкому спектру стимулов и их характеристик, включая согласованность предложений, повторение, семантическое праймирование, лексическую связанность, конкретность, абстрактность, частотность слов и многих других, при этом относительно не чувствителен к физическим изменениям слов без изменения их смысла, например, к изменениям шрифта или регистра [6]. N400 коррелирует с уровнем владения языком, что делает его хорошим инструментом для изучения владения вторым языком у взрослых [17; 18; 30].
N400 часто сопровождается более поздним положительным отклонением ВП с латентностью 500—900 мс, известным как поздний положительный комплекс или поздний положительный компонент (late positive component, LPC или P600). Этот компонент связывают с фонологической обработкой и фонологическими представлениями [54], а также с формированием и сохранением следов памяти для вербальных стимулов [41].
Далее эти компоненты ВП рассмотрены нами в контексте различных уровней восприятия вербальной информации.
Начальный этап обработки вербальной
информации
Развитие навыка чтения происходит постепенно: в начале обучения оно является побуквенным, последовательным, а к концу начальной школы (к возрасту 10 лет) обработка печатных слов автоматизируется [10].
Как в отечественной, так и в зарубежной педагогике и психологии в рамках фонетического подхода к обучению чтению на первоначальном этапе основное внимание уделяется процессам более низкого уровня, таким как запоминание названия буквы и развитие фонографических навыков, фонематическое осознание и развитие фонологических навыков, то есть умение выделять в слове отдельные фонемы. Все эти навыки необходимы для формирования устойчивых связей между фонемой и графемой. Постепенно происходит слияние букв в слог, а затем слияние слогов в слово, формируется углубленное понимание отношений между орфографией и фонологией [2].
Развитие зрительной обработки букв и слов находит отражение в изменениях компонента N170. У дошкольников, не знающих буквы, этот компонент имел схожую амплитуду на слова, псевдослова, «не слова», наборы символов и псевдошрифты (символы, похожие на реальные буквы). Различия компонента N170 на эти стимулы были выявлены только у хорошо владеющих буквами дошкольников и детей старше 6,5—7 лет [8; 9; 40; 52] и коррелировали со скоростью чтения и уровнем семантических знаний [36]. Следует отметить, что уже после нескольких часов тренировки нечитающих детей соотнесению фонемы с графемой амплитуда компонента N170 на слова становилась больше, чем на псевдошрифты [10]. Интересно, что у детей 9 и 11 лет, а также у взрослых, разница компонента N170 между словами и символами значима, но меньше, чем у детей 7—8 лет [8; 10]. Есть мнение, что на ранних стадиях развития навыка чтения формируются избыточные нейронные сети, что делает различия между словами и символами более сильными, но по мере повышения эффективности нейронных сетей и тонкой их настройки реакция на различия между стимулами становится менее выраженной [52].
В отличие от эффектов, связанных со зрительным анализом графем, эффекты лексического соответ - ствия языку для компонента N170 отсутствуют у детей 7 лет и даже 9 лет, но появляются в более позднем возрасте [10; 36]. Различия компонента N170 между словами и «не словами», т. е. дифференциация уже не на уровне буквы и символа, а на уровне более крупных элементов слов (типичных и нетипичных для языка буквосочетаний, слогов), появляются к 9 годам [37]. Считается также, что компонент N170 у младших школьников отражает только прелексическую обработку, так как процесс чтения еще недостаточно авто - матизирован [28].
Таким образом, после начала обучения чтению довольно быстро возникают изменения компонента ВП N170 при восприятии букв изучаемого языка, при этом развитие автоматизированной зрительной обработки слогов и целых слов продолжается до возраста 9—10 лет.
Обработка лексических единиц
Для автоматизации чтения важно развитие специализированной переработки лексических единиц. Поведенческие исследования показали, что дети 7 лет уже реагируют быстрее и точнее на имеющие смысл (реальные) слова, чем на произносимые псевдослова, представляющие собой простые последовательности согласный-гласный-согласный. Однако только к 9—10 годам дети используют фонологические и орфографические паттерны для различения псевдослов и бессмысленных буквенных строк так же как взрослые. К этому возрасту также формируется автоматизм в лексической обработке [9].
В нейрофизиологических исследованиях было показано, что компонент ВП N400 связан с лексической обработкой. Так, по мнению некоторых авторов, амплитуда N400 отражает легкость или количество усилий, необходимых для интеграции орфографической, фонологической и семантической информации во время лексической обработки [27]. По мнению других авторов, амплитуда N400 отражает непосредственно лексическую обработку [54]. У детей в возрасте 7 лет амплитуда N400 была больше на «не слова», по сравнению со словами, но не псевдословами, в то время как у детей 11 лет, напротив, амплитуда была больше на слова и псевдослова, что может говорить о более эффективной обработке словоподобных стимулов у последних (тратят меньше ресурсов на стимулы, не похожие на слова) и развитии автоматизации лексической обработки [9]. У детей 9 лет амплитуда компонента N400 отличалась на псевдослова по сравнению со словами [40]. Подобные лексические эффекты, влияющие на N400, обнаруживали и у взрослых при изучении нового языка: было показано, что уже после 14 часов обучения второму языку амплитуда N400 снижена при предъявлении слов по сравнению с псевдословами изучаемого языка [30].
Поздний положительный компонент ВП (LPC) связывают с формированием и сохранением следов памяти для вербальных стимулов, что важно для последующего распознавания слов во время лексической обработки [41]. У детей 8—9 лет LPC не отличался между словами и псевдогомофонами, которые имеют одинаковое фонологическое представление, но его амплитуда была значительно уменьшена для псевдослов, которые отсутствуют в фонологическом лексиконе [40; 54]. Аналогичные закономерности для Р600 были получены и у подростков 12—14 лет [33]. Интересно, что повторное предъявление псевдослов у взрослых приводило к увеличению амплитуды LPC и коррелировало с увеличением скорости и точности чтения псевдослов, что авторы связывают с формированием и усилением следов памяти для псевдослов, облегчающих их обработку в процессе выполнения задания [41]. При изучении значений редких слов взрослыми были получены схожие для псевдослов результаты, при этом у более успешных испытуемых амплитуда LPC была больше по сравнению с испытуемыми, демонстрирующими менее успешные навыки; по мнению авторов, лучшие навыки демонстрировали испытуемые с более успешным формированием следов памяти для изучаемых слов [39]. При изучении второго языка псевдослова вызывали повышение амплитуды N400 на ранних стадиях обучения, а компонент P600 изменялся на более поздних этапах, что авторы интерпретируют как переход от лексической обработки вербальной информации к грамматической [18]. Полученные данные свидетельствуют о том, что, вероятно, LPC не связан непосредственно с лексической обработкой, а отражает повторный орфографический анализ и лексический доступ.
Существует предположение, что по мере развития навыка чтения на ранних этапах обработки слов начинает анализироваться и лексическая информация. Так, амплитуда компонента N170 у детей 9—10 лет была больше на «не слова», чем на слова и псевдослова, а у детей 11 лет — на псевдослова, чем на «не слова» и слова [12]. Эти данные были объяснены тем, что у детей 9—10 лет слова и псевдослова еще не дифференцируются на временном интервале около 200 мс, но их обработка происходит легче, чем «не слов», сильно отличающихся от языковых лексических норм. В более старшем возрасте «не слова» распознаются так же легко и быстро, как слова, а псевдослова требуют больших усилий [12].
Необходимо отметить, что изменения чувствительности компонента N170 к словам и псевдословам может зависеть от типа задачи и инструкции [20].
Таким образом, лексическая обработка и у детей, и у взрослых происходит во временном интервале от 300 до 500 мс, что находит отражение в особенностях компонента N400. У взрослых эти процессы могут проходить на более ранних этапах, о чем свидетельствуют данные о N170, но вероятно, N170 отражает лексическую обработку в зависимости от условий задачи.
Формирование орфографической грамотности
Изучение нейрофизиологических механизмов правописания на примере отслеживания ошибок в западноевропейской группе языков обычно проводят при помощи задач восприятия псевдогомофонов (ПГФ) по сравнению со словами и псевдословами. ПГФ — слова с неправильным написанием, но произносимые как существующие слова. Особенности различных компонентов ВП на эти стимулы у разных возрастных групп позволяют оценить пространственно-временную последовательность механизмов, обеспечивающих правописание.
У взрослых различия в ВП в ответ на слова и ПГФ наблюдались уже через 100 мс после предъявления стимулов: компонент Р100 (позитивная волна, предшествующая N170) был выше на слова в правом полушарии, чем на ПГФ [28]. Компонент N170 был более выраженным в ответ на ПГФ, чем на слова и псевдослова, что авторы истолковали как отражение конфликта между фонологической и орфографической информацией [28]. В работе Саусенга [44] слова с измененной буквой, не нарушающей смысл слова, вызывали меньшую амплитуду компонента N160 (вероятно, аналогичного N170), чем обычные слова. Эти различия вызванных потенциалов между стандартными и нарушенными зрительными формами слов свидетельствуют о раннем взаимодействии между воспринимаемой буквенной информацией и хранящимися зрительноорфографическими репрезентациями слов [44]. Кроме того, при обнаружении слов с ошибками взрослые с высокими навыками правописания показывают билатеральный эффект повышения амплитуды N170, в то время как для взрослых с низкими навыками правописания этот эффект ограничивался левым полушарием [16]. По мнению авторов, это двустороннее топографическое распределение может отражать межполушарную кооперацию во время обработки текстов, особенно в таких сложных условиях, как при обнаружении ошибок.
У детей выявление орфографических несоответствий происходит на более поздних этапах обработки информации по сравнению со взрослыми. У детей 9—10 лет LPC выше на правильные слова, чем на ПГФ [37]. Схожие данные получены в другой работе: у детей 9 лет реакции ВП на орфографические нарушения обнаруживались в позднем временном интервале 700—900 мс [40].
Дети 9—10 лет демонстрировали большую лобноцентральную негативность между 200 и 500 мс (вероятно, аналогичную N400) при восприятии слов с ошибками, по сравнению с детьми 7—8 лет, однако различия между правильными словами и словами с ошибками наблюдались после 600 мс (аналогично P600) и только у старшей группы детей: правильные слова вызывали менее позитивный потенциал, чем слова с ошибкой [13]. При исследовании детей 8 лет, но разделенных на две группы на основании качества выполнения теста быстрого наименования (rapid-naming test), в котором необходимо было называть буквы, числа, изображения предметов и цвета, успешно справляющиеся с этим заданием демонстрировали более выраженные различия компонента N380 (аналогичного N400) и последующего положительного компонента (аналогичного LPC) при определении орфографических несоответствий по сравнению с детьми, медленно выполняющими тест наименования. По мнению авторов, эти наблюдения отражают трудности формирования связей между фонологическими и орфографическими характеристиками слов у последних [22].
Таким образом, в зарубежных исследованиях показано, что в процессе формирования орфографической грамотности чувствительность к неправильно написанным словам проявляют поздние компоненты ВП — N400 и следующий за ним LPC. По мере автоматизации навыка чтения появляются более ранние реакции в ВП на орфографические нарушения.
Семантический анализ и понимание
синтаксических структур
Первые проявления семантических и синтаксических процессов обнаруживаются еще в младенческом возрасте, задолго до освоения ребенком письма и чтения [21], а по мере совершенствования владения языком слова включаются в более сложные системные отношения.
Семантическую обработку связывают с компонентом N400 [27]. Эффект N400 обнаруживается в различных модальностях и заключается в том, что семантически не подходящие к контексту стимулы вызывают большие отрицательные ответы N400 по сравнению с семантически подходящими; такой контекст может быть задан картинкой, словом, предложением или дискурсом. Эффект N400 не зависит от языка и наблюдается даже в языке жестов [27]. N400 отражает, по меньшей мере, два аспекта: семантическую интеграцию в контекст и доступ к информации в долговременной памяти [32].
Уже в возрасте одного года дети с высоким уровнем словарного запаса демонстрировали эффекты повышения амплитуды N400 при прослушивании знакомых и незнакомых (бессмысленных для ребенка) слов. Дети в возрасте 2 лет демонстрировали этот эффект на уровне простых предложений с существительными, подходящими и не подходящими по смыслу (например, «кот пьет мяч»), что указывает на то, что уже в младенческом возрасте дети могут семантически интегрировать слова в контекст предложения [21]. Дети в возрасте 5—7 лет демонстрировали эффекты N400 (350—500 мс) для семантически связанных категорий (например, «волк» и «медведь») по сравнению с семантически несвязанными (например, «волк» и «автомобиль») [47]. Схожие данные были получены у дошкольников при предъявлении семантически конгруэнтных и неконгруэнтных (например, «мой отец ест одеяло с яблоком») разговорных предложений [48].
При исследовании испытуемых в возрасте от 7 до 20 лет было показано, что эффекты обнаружения семантического несоответствия N400 более выражены в слуховой модальности по сравнению со зрительной, кроме того, они были больше у детей младшего возраста по сравнению с более старшими подростками [23]. По мнению авторов, это связано с тем, что с возрастом и опытом аномальные окончания предложений более ожидаемы и отражают меньшую зависимость от контекста, это требует меньшей интеграции и приводит к менее выраженным ответам [23]. Полученные результаты согласуются с данными, собранными при изучении овладения вторым языком у взрослых: более опытные и лучше владеющие вторым языком демонстрировали снижение амплитуды N400 по сравнению с менее опытными при предъявлении предложений, связанных по смыслу [17].
LPC также связывают с обнаружением ошибочных семантических структур. Семантические ожидания, основанные на контексте, могут облегчить обработку текста: в естественной (обычной) ситуации чтения дети 11 лет показывали различия LPC на конгруэнтные («небо синее») и неконгруэнтные («небо толстое») утверждения [26]. Схожие данные получены при восприятии детьми осмысленных и бессмысленных фраз: большие значения амплитуды позднего позитивного компонента в лобных областях коры наблюдались при обработке осмысленной фразы [53]. Эффект повышения амплитуды Р600 (LPC) у детей 12—13 лет обнаруживался позже при сравнении семантически правильных и похожих на них семантически ошибочных слов, чем при сравнении семантически правильных и не похожих ошибочных слов, что отражает задержку семантической обработки для похожих слов [45]. Вероятно, этот компонент отвечает за нейронные процессы, связанные с извлечением следов памяти и оценкой соответствия. По мнению некоторых авторов, компонент P600 может быть маркером конкуренции между двумя значениями слов и трудности понимания смысла слов [57].
Кроме того, LPC отражает процессы, связанные с обнаружением морфосинтаксических аномалий, менее изученных по сравнению с семантическими. Нейрофизиологические исследования показывают, что синтаксические знания появляются в возрасте от 2 до 3 лет: ранняя левая передняя негативность (early left anterior negativity, ELAN) и LPC демонстрировали чувствительность к синтаксическим нарушениям [56]. Синтаксические процессы у детей характеризуются индивидуальной изменчивостью, которая связана с развитием когнитивных способностей: например, более раннее начало и более широкое распределение компонента P600 при прослушивании фраз с нарушениями структуры демонстрируют дети 7—9 лет, лучше знающие грамматику, по сравнению со своими менее образованными сверстниками [55]. Эффекты Р600 обнаруживаются и у взрослых при предъявлении предложений с нарушениями согласования между существительным и глаголом, однако при увеличении скорости предъявления эти эффекты уменьшались [51].
Таким образом, обнаружение семантических ошибок может проявляться у детей достаточно рано, но зависит от сложности и модальности языковых структур. Процессы, связанные с пониманием синтаксических конструкций, формируются позже, чем семантические.
Общие закономерности изменений
компонентов ВП в процессе автоматизации чтения:
амплитуда, топография, латентность
По мере развития навыков кодирования и интеграции орфографии и фонологии, чтение требует все меньше усилий, распознавание слов становится все более быстрым и автономным, осуществляется с меньшими затратами когнитивных ресурсов. К среднему школьному возрасту у детей наблюдаются качественные изменения произвольного внимания, осознанного запоминания, овладения аналитической стратегией мышления, что способствует развитию орфографических навыков [1].
Окумура с коллегами выявили, что улучшение навыка чтения в результате краткосрочной фонологической тренировки связано с увеличением амплитуды компонента N170 у подростков 13 лет [38]. У взрослых, по сравнению со старшеклассниками-подростками 15—17 лет, уменьшались амплитуда и латентность компонента N170 [19]. Латентность компонента N170 у детей 8 лет — около 210 мс, но с развитием навыков чтения она уменьшается до 170 мс [52]. Амплитуда компонента N400 также изменяется по мере развития навыка чтения. Так, у первоклассников (возраст около 7 лет), читающих на уровне четвероклассников (возраст около 10 лет), компонент N400 был хорошо выражен на разные словесные и буквенные стимулы, тогда как у плохо читающих первоклассников этот компонент был снижен [9]. У подростков латентность и амплитуда N400 при выполнении сложной семантической задачи практически не отличались от взрослых, но были меньше по сравнению с детьми 7—9 лет [3]. Латентность N400 была меньше у детей 8—10 лет по сравнению с детьми 6—7 лет [34]. В лонгитюдном исследовании детей дошкольного и младшего школьного возраста было показано, что при овладении навыком чтения, т. е. по мере автоматизации этого процесса, происходит увеличение амплитуды LPC [14]. Латентность LPC также уменьшается с возрастом [53]. Сдвиг латентности компонентов ВП с течением времени отражает все более быструю обработку информации, поскольку нейронные сети, связанные с чтением, постепенно консолидируются посредством процессов развития синаптической эффективности и настройки.
С улучшением качества чтения изменяется и топография различных компонентов ВП. Так, компонент N170 регистрируется при восприятии самых разных зрительных стимулов, однако на написанные слова у опытных читателей он больше в левом полушарии, чем в правом [10; 52]. Было выявлено, что его левосторонняя латерализация формируется по мере увеличения стажа чтения: у детей 7 лет компонент N170 двусторонний, а у детей 9 лет имеет левополушарную асимметрию [8]. У дошкольников, хорошо знающих буквы, различия компонента N170 между словами и наборами символов были выявлены только в правом полушарии, что может указывать на начальную спе - циализацию к словам, но, скорее всего, она связана с эффектами визуального знакомства [10; 52]. У детей 8 лет такие различия наблюдались билатерально [52], что предполагает задействование более обширных областей мозга, включая языковые области, но не ограничиваясь ими; такие множественные активации, включая двусторонние затылочно-височные области, могут указывать на отсутствие тонко настроенных процессов распознавания. А у детей 11 — 12 лет, как и у взрослых, только левое полушарие показало дифференциальные реакции компонента N170 на слова и символы, что связывают с автоматизацией связей между буквами и звуками [52]. В исследовании Саччи было показано, что левосторонняя асимметрия компонента N170 при развитии навыка чтения связана с усилением фонологических способностей [42]. Левосторонняя латерализация N170 развивается у взрослых в процессе изучения нового языка [43]. Эти данные подтверждают гипотезу фонологического картирования, согласно которой левополушарная латерализация для написанных слов отражает автоматические связи между левосторонними областями, отвечающими за фонологическую обработку, и затылочно-височными областями, отвечающими за зрительное распознавание [52].
С развитием автоматизации обработки языковой информации связывают смену топографии N400 в школьном возрасте: если у детей 5—6 лет наблюдалось широкое распространение N400 во фронтальных, центрально-теменных и височных областях, то с возрастом топография N400 локализовалась в центрально-теменных областях, что может быть также связано с увеличением по мере взросления словарного запаса [5]. Похожие закономерности в топографии отмечают и для LPC у 12—13-летних детей: этот компонент был более четко локализован по сравнению с детьми 9 лет [53]. Вместе эти данные показывают, что в более молодом возрасте семантическая обработка относительно медленная и имеет широкое топографическое распределение.
Таким образом, основные общие нейрофизиологические закономерности заключаются в уменьшении латентности и увеличении степени локализации компонентов ВП по мере автоматизации навыка чтения к среднему школьному возрасту.
Нарушения овладения устной и письменной речью
Дислексия характеризуется трудностями формирования навыка чтения и нередко сопровождается проблемами в правописании. Многочисленные нейрофизиологические исследования дислексии показали изменения на самых различных уровнях обработки вербальной информации, а также продемонстрировали возможные механизмы компенсации этих нарушений.
Так, в работах со слуховыми ВП при прослушивании речевых стимулов было показано увеличение латентности ранних компонентов, что, по мнению авторов, говорит о нарушениях фонологической обработки [25]. Ранние компоненты зрительных ВП, отражающие прелексическую орфографическую обработку, также изменены при дислексии. Компоненты P1 (P100) и N1 (или N170) не были чувствительны к контрасту словоподобных стимулов (слова, псевдослова) с «не словами» и символами [15]. У взрослых с дислексией не было эффекта слова—псевдослова в отличие от здоровых взрослых для компонентов Р1 и N1 [28].
Исследования более поздних компонентов ВП при дислексии свидетельствуют о недостаточной интеграции орфографической и фонологической информации у этой группы. Было выявлено снижение левосторонней топографии различий компонента N300 (более ранняя негативная волна, чем N400, но также связанная с фонологическим кодированием и интеграцией) между псевдословами и «не словами» [15].
В другой работе при зрительном предъявлении слов после их устного произношения у детей с дислексией наблюдалось снижение, по сравнению с нормой, амплитуды N300 в левом полушарии и ее увеличение в правом [31]. Некоторые авторы сообщают о сохранности компонента N400 и эффекта снижения его амплитуды при повторном предъявлении слов и псевдослов у взрослых с дислексией [35]. Другими авторами было показано увеличение латентности компонента N400 на семантически связанные слова, что говорит о том, что семантическая интеграция требует больше усилий для читателей с дислексией [49]. Некоторые исследователи полагают, что взрослые с дислексией, практически скомпенсировавшие проблемы с чтением, могут опираться не на семантику как таковую, а на морфемы, которые являются наименьшими единицами значения и обеспечивают прямую связь между формой и смыслом: морфологические эффекты прайминга у них наблюдались около 200 мс, в то время как у контроля — около 400 мс [50].
Иной механизм компенсации нарушения за счет использования семантических характеристик был предложен к обсуждению на основании того, что у студентов с дислексией при восприятии слов с семантически связанной или несвязанной картинкой наблюдался больший компонент N400 и сниженный LPC по сравнению с контролем [46]. У детей с дислексией в подобном задании также наблюдалось снижение амплитуды LPC [14]. Кроме того, у детей с дислексией амплитуда LPC не отличалась для слов, псевдослов и псевдогомофонов, что может указывать на нарушение доступа к фонологическим представлениям [54].
Таким образом, исследования с использованием ВП показывают, что при дислексии нарушаются как ранние этапы, связанные с перцептивным кодированием, так и более поздние, связанные с интеграцией орфографической и фонологической информации.
Необходимо отметить, что по сравнению с дислексией другие нарушения овладения устной и письмен - ной речью, такие как дисграфия, специфическое расстройство речи (specific language impairment, SLI/oral and written language learning disability, OWL LD) остаются практически неизученными. Вместе с тем, с помощью фМРТ показано, что функциональная связность во время выполнения одной и той же орфографической задачи этих диагностических групп и пациентов с дислексией отличается, как и общее количе - ство функциональных связей, что дает основание считать их уникальными диагностическими группами [4]. Вероятно, применение метода ВП при сравнительном изучении этих нарушений пролило бы свет на различия нейрофизиологических механизмов обработки вербальной информации. Такие работы только начинают появляться [37; 40], однако полноценного сравнительного нейрофизиологического исследования этих групп до настоящего времени не проводилось.
Заключение
Осваивая язык, дети и взрослые проходят длинный путь от восприятия вербальной информации, понимания семантических и синтаксических структур к грамотному письму и чтению. Метод вызванных потенциалов предоставляет возможность для изучения механизмов разноуровневых лингвистических процессов. Наиболее изученные компоненты ВП — N170, N400, LPC, отражая различные этапы переработки информации, демонстрируют схожие закономерности в процессе становления грамотности, как у детей, овладевающих родным языком, так и у взрослых при изучении второго языка.
Компонент N170 на начальных этапах изучения языка связан в основном с анализом слова как изображения, отражает орфографическое знакомство с отдельными буквами и свойственными языку буквосочетаниями. У детей и начинающих осваивать второй язык взрослых обработку лексических единиц отражает более поздний компонент N400, но по мере становления грамотности, на лексические характеристики реагирует и компонент N170 — формируется его левосторонняя асимметрия и уменьшается латентность. Компоненты N400 и LPC детектируют семантические и синтаксические аномалии еще до начала освоения письма и чтения, но отражают эти же процессы и во взрослом возрасте, становясь более локализованными и коротколатентными по мере становления грамотного письма и чтения.
Следует отметить, что метод ВП накладывает некоторые ограничения на используемые парадигмы и затрудняет изучение процесса естественного чтения. Вероятно, поэтому работ, посвященных синтаксическим процессам, с использованием этого метода не так много. Грамотное письмо и связанные с ним нарушения практически не освещены в нейролингвистических исследованиях, хотя их изучение является перспективным направлением для понимания механизмов овладения письменной речью. Также надо отметить, что совокупность имеющихся данных о связях компонентов ВП с теми или иными процессами обработки вербальной информации создает возможность использования их для разработки диагностических инструментов оценки вероятных причин нарушений развития письма и чтения.
Кроме того, принципы письма и чтения в различных языковых группах отличаются, поэтому специфические особенности конкретного языка могут оставаться нераскрытыми. Метод вызванных потенциалов может помочь понять, как общие, универсальные нейрофизиологические основы развития грамотности, так и уникальные особенности разных языков.
Литература
- Елецкая О.В. Особенности лексического запаса и лексических операций у школьников с дизорфографией [Электронный ресурс] // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Серия № 1. Психологические и педагогические науки. 2014. № 2–1. С. 154–159. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-leksicheskogo-zapasa-i-leksicheskih-operatsiy-u-shkolnikov-s-dizorfografiey/viewer (дата обращения: 15.06.2020).
- Корнев А.Н. Поэтапное формирование оперативных единиц письма и чтения как базовый алгоритм усвоения этих навыков // Нарушения письма и чтения у детей: изучение и коррекция / Под ред. О.А. Величенковой 2019. С. 6–23.
- A developmental ERP study of verbal and non-verbal semantic processing / A. Cummings [et al.] // Brain Research. 2008. Vol. 1208. P. 137–149. DOI:10.1016/j.brainres.2008.02.015
- Berninger V.W., Richards T.L., Abbott R.D. Differential diagnosis of dysgraphia, dyslexia, and OWL LD: Behavioral and neuroimaging evidence // Reading and Writing. 2015. Vol. 28. № 8. P. 1119–1153. DOI:10.1007/s11145-015-9565-0
- Brain activity and language assessment using event-related potentials: Development of a clinical protocol / J.M. Byrne [et al.] // Developmental Medicine and Child Neurology. 1999. Vol. 41. № 11. P. 740–747. DOI:10.1017/S0012162299001504
- Cheyette S.J., Plaut D.C. Modeling the N400 ERP component as transient semantic over-activation within a neural network model of word comprehension // Cognition. 2017. Vol. 162. P. 153–166. DOI:10.1016/j.cognition.2016.10.016
- Children learn to read: how visual analysis and mental imagery contribute to the reading performances at different stages of reading acquisition / E. Commodari [et al.] // Journal of Psycholinguistic Research. 2020. Vol. 49. № 1. P. 59–72. DOI:10.1007/s10936-019-09671-w
- Coarse and fine N1 tuning for print in younger and older Chinese children: Orthography, phonology, or semantics driven? / X. Tong [et al.] // Neuropsychologia. 2016. Vol. 91. P. 109–119. DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2016.08.006
- Coch D. The N400 and the fourth grade shift // Developmental science. 2015. Vol. 18. № 2. P. 254–269. DOI:10.1111/desc.12212
- Coch D., Meade G. N1 and P2 to words and wordlike stimuli in late elementary school children and adults // Psychophysiology. 2016. Vol. 53. № 2. P. 115–128. DOI:10.1111/psyp.12567
- Demoulin C., Kolinsky R. Does learning to read shape verbal working memory? // Psychonomic bulletin & review. 2016. Vol. 23. № 3. P. 703–722. DOI:10.3758/s13423-015-0956-7
- Development of neural specialization for print: Evidence for predictive coding in visual word recognition / J. Zhao [et al.] // PLoS biology. 2019. Vol. 17. № 10. 17 p. DOI:10.1371/journal.pbio.3000474
- Development of sensitivity to orthographic errors in children: An event-related potential study / M. Heldmann [et al.] // Neuroscience. 2017. Vol. 358. P. 349–360. DOI:10.1016/j.neuroscience.2017.07.002
- Does the late positive component reflect successful reading acquisition? A longitudinal ERP study / C. Wachinger [et al.] // NeuroImage: Clinical. 2018. Vol. 17. P. 232–240. DOI:10.1016/j.nicl.2017.10.014
- Electrophysiological correlates of impaired reading in dyslexic pre-adolescent children / S. Araújo [et al.] // Brain and cognition. 2012. Vol. 79. № 2. P. 79–88. DOI:10.1016/j.bandc.2012.02.010
- ERP Effects of Word Exposure and Orthographic Knowledge on Lexical Decisions in Spanish / A.A. González-Garrido [et al.] // Journal of Behavioral and Brain Science. 2015. Vol. 5. № 6. P. 185–193. DOI:10.4236/jbbs.2015.56019
- ERP indicators of L2 proficiency in word-to-text integration processes / C.L. Yang [et al.] // Neuropsychologia. 2018. Vol. 117. P. 287–301. DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2018.06.001
- Event-related Potentials as Metrics of Foreign Language Learning and Loss / L. Osterhout [et al.] // The Oxford handbook of language attrition / Eds. M.S. Schmid, B. Köpke. Oxford: Oxford University Press, 2019. P. 403–416.
- Evidence for developmental changes in the visual word processing network beyond adolescence / S. Brem [et al.] // Neuroimage. 2006. Vol. 29. № 3. P. 822–837. DOI:10.1016/j.neuroimage.2005.09.023
- Faísca L., Reis A.I.D., Araújo S. Early brain sensitivity to word frequency and lexicality during reading aloud and implicit reading // Frontiers in Psychology. 2019. Vol. 10. Article ID 830. 13 p. DOI:10.3389/fpsyg.2019.00830
- Friedrich M., Friederici A.D. Maturing brain mechanisms and developing behavioral language skills // Brain and Language. 2010. Vol. 114. № 2. P. 66–71. DOI:10.1016/j.bandl.2009.07.004
- Gómez-Velázquez F.R., González-Garrido A.A., Vega-Gutiérrez O.L. Naming abilities and orthographic recognition during childhood an event-related brain potentials study // International Journal of Psychological Studies. 2013. Vol. 5. № 1. P. 55–68. DOI:10.5539/ijps.v5n1p55
- Holcomb P.J., Coffey S.A., Neville H.J. Visual and auditory sentence processing: A developmental analysis using event‐related brain potentials // Developmental Neuropsychology. 1992. Vol. 8. № 2–3. P. 203–241. DOI:10.1080/87565649209540525
- Huettig F., Pickering M.J. Literacy advantages beyond reading: Prediction of spoken language // Trends in cognitive sciences. 2019. Vol. 23. № 6. P. 464–475. DOI:10.1016/j.tics.2019.03.008
- Impaired neural mechanism for online novel word acquisition in dyslexic children / L. Kimppa [et al.] // Scientific reports. 2018. Vol. 8. № 1. P. 1–12. DOI:10.1038/s41598-018-31211-0
- Impaired semantic processing during sentence reading in children with dyslexia: combined fMRI and ERP evidence / E. Schulz [et al.] // Neuroimage. 2008. Vol. 41. № 1. P. 153–168. DOI:10.1016/j.neuroimage.2008.02.012
- Kutas M., Federmeier K.D. Thirty years and counting: finding meaning in the N400 component of the event-related brain potential (ERP) // Annual review of psychology. 2011. Vol. 62. P. 621–647. DOI:10.1146/annurev.psych.093008.131123
- Lexical and sublexical orthographic processing: An ERP study with skilled and dyslexic adult readers / S. Araújo [et al.] // Brain and Language. 2015. Vol. 141. P. 16–27. DOI:10.1016/j.bandl.2014.11.007
- Lifewide learning for early reading development / A.J. Dowd [et al.] // New directions for child and adolescent development. 2017. Vol. 2017. № 155. P. 31–49. DOI:10.1002/cad.20193
- McLaughlin J., Osterhout L., Kim A. Neural correlates of second-language word learning: Minimal instruction produces rapid change // Nature neuroscience. 2004. Vol. 7. № 7. P. 703–704. DOI:10.1038/nn1264
- N300 indexes deficient integration of orthographic and phonological representations in children with dyslexia / S. Hasko [et al.] // Neuropsychologia. 2012. Vol. 50. № 5. P. 640–654. DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2012.01.001
- N400 analysis of semantic processing in children aged zero to six years: a literature review / T.A. Lindau [et al.] // Revista CEFAC: Atualizacao Cientifica em Fonoaudiologia e Educacao. 2017. Vol. 19. № 5. P. 690–702. DOI:10.1590/1982-0216201719513517
- N400 and P600 effect of chinese words recognition / E. Wang [et al.] // NeuroQuantology. 2017. Vol. 15. № 4. P. 76–83. DOI:10.14704/nq.2017.15.4.1172
- Neural processes associated with vocabulary and vowel-length differences in a dialect: An ERP study in pre-literate children / J.C. Bühler [et al.] // Brain topography. 2017. Vol. 30. № 5. P. 610–628. DOI:10.1007/s10548-017-0562-2
- Neural processing of spoken words in specific language impairment and dyslexia / P. Helenius [et al.] // Brain. 2009. Vol. 132. № 7. P. 1918–1927. DOI:10.1093/brain/awp134
- Neurocognitive mechanisms of learning to read: print tuning in beginning readers related to word‐reading fluency and semantics but not phonology / A.K. Eberhard‐Moscicka [et al.] // Developmental science. 2015. Vol. 18. № 1. P. 106–118. DOI:10.1111/desc.12189
- Neurophysiological correlates of word processing deficits in isolated reading and isolated spelling disorders / S. Bakos [et al.] // Clinical Neurophysiology. 2018. Vol. 129. № 3. P. 526–540. DOI:10.1016/j.clinph.2017.12.010
- Okumura Y., Kita Y., Inagaki M. Pure and short-term phonics-training improves reading and print-specific ERP in English: A case study of a Japanese middle school girl // Developmental neuropsychology. 2017. Vol. 42. № 4. P. 265–275. DOI:10.1080/87565641.2017.1334784
- Perfetti C.A., Wlotko E.W., Hart L.A. Word learning and individual differences in word learning reflected in event-related potentials // Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 2005. Vol. 31. № 6. P. 1281–1292. DOI:10.1037/0278-7393.31.6.1281
- Print-, sublexical and lexical processing in children with reading and/or spelling deficits: an ERP study / F. Kemény [et al.] // International Journal of Psychophysiology. 2018. Vol. 130. P. 53–62. DOI:10.1016/j.ijpsycho.2018.05.009
- Repeated exposure to “meaningless” pseudowords modulates LPC, but not N (FN) 400 / B. Bermúdez-Margaretto [et al.] // Brain topography. 2015. Vol. 28. № 6. P. 838–851. DOI:10.1007/s10548-014-0403-5
- Sacchi E., Laszlo S. An event-related potential study of the relationship between N170 lateralization and phonological awareness in developing readers // Neuropsychologia. 2016. Vol. 91. P. 415–425. DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2016.09.001
- Sánchez-Vincitore L.V., Avery T., Froud K. Word-related N170 responses to implicit and explicit reading tasks in neoliterate adults // International Journal of Behavioral Development. 2018. Vol. 42. № 3. P. 321–332. DOI:10.1177/0165025417714063
- Sauseng P., Bergmann J., Wimmer H. When does the brain register deviances from standard word spellings? — An ERP study // Cognitive Brain Research. 2004. Vol. 20. № 3. P. 529–532. DOI:10.1016/j.cogbrainres.2004.04.008
- Semantic anomaly detection in school-aged children during natural sentence reading–A study of fixation-related brain potentials / O. Loberg [et al.] // PloS one. 2018. Vol. 13. № 12. 27 p. DOI:10.1371/journal.pone.0209741
- Semantic compensation and novel word learning in university students with dyslexia / M. Rasamimanana [et al.] // Neuropsychologia. 2020. Vol. 139. 13 p. DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2020.107358
- Semantic processing in deaf and hard-of-hearing children: Large N400 mismatch effects in brain responses, despite poor semantic ability / P. Kallioinen [et al.] // Frontiers in psychology. 2016. Vol. 7. Article ID 1146. 10 p. DOI:10.3389/fpsyg.2016.01146
- Semantic processing of sentences in preschoolers with specific language impairment: Evidence from the N400 effect / J. Pijnacker [et al.] // Journal of Speech, Language, and Hearing Research. 2017. Vol. 60. № 3. P. 627–639. DOI:10.1044/2016_JSLHR-L-15-0299
- Semantic, syntactic, and phonological processing of written words in adult developmental dyslexic readers: an event-related brain potential study / J. Rüsseler [et al.] // BMC neuroscience. 2007. Vol. 8. № 52. 10 p. DOI:10.1186/1471-2202-8-52
- Spatiotemporal reorganization of the reading network in adult dyslexia / E. Cavalli [et al.] // Cortex. 2017. Vol. 92. P. 204–221. DOI:10.1016/j.cortex.2017.04.012
- Tanner D., Grey S., van Hell J.G. Dissociating retrieval interference and reanalysis in the P600 during sentence comprehension // Psychophysiology. 2017. Vol. 54. № 2. P. 248–259. DOI:10.1111/psyp.12788
- The development of print tuning in children with dyslexia: Evidence from longitudinal ERP data supported by fMRI / U. Maurer [et al.] // Neuroimage. 2011. Vol. 57. № 3. P. 714–722. DOI:10.1016/j.neuroimage.2010.10.055
- The Development of Words and Sentences Processing: ERP Study in 9-13 Years Old Children [Электронный ресурс] / E.I. Galperina [et al.] // Neurobiology of Speech and Language. Proceedings of the 2nd International Workshop «Neurobiology of Speech and Language». The Laboratory of Behavioural Neurodynamics, Saint Petersburg State University / Eds. O. Shcherbakova, Y. Shtyrov. St. Petersburg: Scythia-print, 2018. 64 p. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36656783& (дата обращения: 15.06.2020).
- The time course of reading processes in children with and without dyslexia: an ERP study / S. Hasko [et al.] // Frontiers in human neuroscience. 2013. Vol. 7. Article ID 570. 19 p. DOI:10.3389/fnhum.2013.00570
- Wray A.H., Weber-Fox C. Specific aspects of cognitive and language proficiency account for variability in neural indices of semantic and syntactic processing in children // Developmental cognitive neuroscience. 2013. Vol. 5. P. 149–171. DOI:10.1016/j.dcn.2013.03.002
- Young children’s sentence comprehension: Neural correlates of syntax-semantic competition / A. Strotseva-Feinschmidt [et al.] // Brain and cognition. 2019. Vol. 134. P. 110–121. DOI:10.1016/j.bandc.2018.09.003
- Yurchenko A., Lopukhina A., Dragoy O. Meaning relatedness in polysemous and homonymous words: an ERP study in Russian: basic research program working papers. Higher School of Economics Research Paper No. WP BRP. Moscow: National Research University Higher School of Economics, 2018. Vol. 67. 15 p. DOI:10.2139/ssrn.3291173
Информация об авторах
Метрики
Просмотров
Всего: 689
В прошлом месяце: 15
В текущем месяце: 6
Скачиваний
Всего: 382
В прошлом месяце: 9
В текущем месяце: 4