Как мозг обрабатывает слово: исследователи НИУ ВШЭ сравнили читательские маршруты взрослых и детей
Исследователи Центра языка и мозга ВШЭ с помощью магнитоэнцефалографии изучили, как мозг взрослых и детей реагирует на слова при чтении. Они показали, что у детей мозг дольше обрабатывает даже часто употребляющиеся в речи слова, а слова, которые встречаются редко, и псевдослова обрабатывает одинаково — медленно и по частям. С возрастом система перестраивается: высокочастотные слова переходят на быстрый маршрут, а вот новые сочетания букв по-прежнему анализируются медленно. Исследование опубликовано в журнале Psychophysiology.
Когда человек читает, его взгляд скользит по строке почти автоматически. Кажется, что смыслы просто появляются в голове. Но на уровне мозга чтение — цепочка быстрых процессов. Сначала распознаются буквы, затем они объединяются в слоги и слова, а после слово связывается со значением. Каждая стадия активирует разные области коры головного мозга. При этом для одних слов путь чтения оказывается короче, чем для других. Это зависит от частотности слова (насколько часто оно встречается в языке) и от возраста, в котором оно усвоилось.
В психолингвистике давно обсуждается идея двух путей чтения: быстрый путь для знакомых слов и более медленный — для незнакомых сочетаний букв. Ее подтверждали и поведенческие эксперименты, и нейролингвистические исследования. Но исследований о том, какие области коры включаются при чтении слов разной частотности и как этот процесс меняется у детей, у которых система чтения еще формируется, было немного, и их результаты были противоречивы.
В новом исследовании сотрудники Центра языка и мозга ВШЭ использовали магнитоэнцефалографию (МЭГ) — метод, который фиксирует мозговую активность с точностью до миллисекунд и позволяет определить, в каких участках коры возникает сигнал. Исследователи анализировали две характеристики сигнала: амплитуду (насколько сильно активируется область мозга) и время пика сигнала (через сколько миллисекунд после появления стимула амплитуда достигает максимума).
Это одно из первых исследований, где взрослые и дети выполняли одно и то же задание на чтение слов, что позволило сравнить, как созревают быстрый и медленный маршруты чтения. В эксперименте участвовали 30 взрослых и 30 детей 7–12 лет, все носители русского языка без нарушений чтения. Участники читали про себя высокочастотные слова (сумка, ручка, диван), редкие слова (карцер, реагент, сводка) и псевдословa (смейф, кифил, пузуч).
Результаты в обеих группах показали, что чем выше была частотность слова, тем меньше амплитуда мозгового сигнала и тем раньше наступал момент его наибольшей активности, то есть этап, на котором слово уже распознается. Также при чтении высокочастотных слов быстрее активировались височные области, связанные с распознаванием и пониманием слов. Для слов с более низкой частотностью и псевдослов реакция была более выраженной и разворачивалась дольше, несмотря на то, что работала та же самая сеть областей. Эти результаты хорошо вписываются в идею двух маршрутов чтения: знакомые слова проходят по короткой траектории, а незнакомые — по более трудоемкому пути.
С другой стороны, детям для обработки тех же стимулов требовалось гораздо больше времени и привлечение большего числа ресурсов. У детей задержка накапливалась по мере продвижения обработки слова. Ранняя зрительная реакция в затылочной коре возникала почти одновременно у взрослых и детей (около 70–130 мс). На следующем этапе, связанном с анализом буквенных последовательностей, пик активности у детей сдвигался примерно на 40–60 мс. А на позднем этапе, на котором подключаются области, связанные с фонологической и смысловой обработкой, задержка достигала уже 150–200 мс по сравнению со взрослыми.
Амплитуда сигналов у детей была выше: чтобы обработать то же слово, развивающемуся мозгу требовалось больше ресурсов. Различия были и при чтении высокочастотных слов: именно они сильнее всего демонстрировали разрыв между зрелой и формирующейся системой чтения. Важно, что исследователи обнаружили частотный эффект и в верхней височной области у детей. Это говорит о том, что лексический, быстрый путь чтения уже начинает работать, но пока еще неустойчив. Еще один важный результат был связан с интерпретацией псевдослов.
Татьяна Больгина
«У детей псевдословa вызывали такую же затратную реакцию, как и редкие настоящие слова, — возможно, потому, что и те и другие мозг обрабатывает по частям. Отсутствие четкой разницы между этими двумя категориями говорит о том, что быстрый, автоматический способ чтения у детей еще не сформировался», — комментирует один из авторов статьи, младший научный сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ Татьяна Больгина.
При этом сами области, которые активировались у детей и взрослых, были почти одинаковыми. Различались не карты активации, а скорость и интенсивность работы мозга. Исследование показывает, что основные механизмы чтения формируются рано, но постепенно становятся более экономными, точными и быстрыми. Полученные данные о реакциях мозга могут стать ориентиром для понимания развития навыков чтения.
Исследование выполнено в рамках Программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ.
Вам также может быть интересно:
«Наука всемирна, она не знает границ»
Разработанные ординарным профессором, директором Международного центра анализа и выбора решений НИУ ВШЭ Фуадом Алескеровым и его коллегами методы сетевого анализа в библиометрии позволили определить особенности появления, взаимного влияния и цитирования публикаций в научных журналах. Частое цитирование разными изданиями одного или нескольких исследований означает высокое качество работы, а перекрестные ссылки внутри ограниченного круга журналов повышают вероятность формирования сети хищнических изданий.
В НИУ ВШЭ создан Фонд науки и технологий
Фонд науки и технологий НИУ ВШЭ (ФНТ) будет финансировать перспективные научные инициативы, имеющие прикладную направленность и содействующие достижению технологического лидерства России. На поддержку могут рассчитывать проектные команды из всех кампусов университета. Заявку в ФНТ можно подать в любой момент. Рассматривать заявки будет созданный Совет по науке и технологиям НИУ ВШЭ.
Нейросеть НИУ ВШЭ iFORA.LLM включена в Реестр российского программного обеспечения
Адаптированная большая языковая модель для сферы науки, технологий и инноваций (далее — iFORA.LLM, модель), разработанная экспертами Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ, включена в Реестр российского ПО. Модель создана для эффективного анализа массивов научно-технической информации — от поиска релевантных публикаций до оценки технологических трендов и формирования аналитических отчетов.
Ученые НИУ ВШЭ доказали, что машинное обучение может тратить меньше ресурсов
Международная группа исследователей, в которой участвовали математики из Института искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ, теоретически обосновала простой и вычислительно легкий метод оценки неопределенности для стохастического градиентного спуска (SGD). Работа опубликована на сервере научных препринтов arXiv.org и была представлена на AISTATS 2026.
Новый метод НИУ ВШЭ и Т-Технологий повышает качество работы ИИ
Ученые из лаборатории научных исследований «Т-Технологий» и Института искусственного интеллекта и цифровых наук факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ разработали новый метод семплирования для моделей маскированной диффузии — G-Star+. Он помогает быстрее и качественнее исправлять ошибки во время генерации текста и кода за небольшое число шагов. Метод показал эффективность в задачах генерации текста и кода и может применяться там, где генеративным моделям нужно быстро и качественно создавать текст или код при ограниченных вычислительных ресурсах.
Студенты МИЭМ ВШЭ разработают два спутника собственной конструкции для орбитальных экспериментов
Аппараты, созданные студенческими командами, проведут в условиях космоса исследования свойств перспективных солнечных элементов, бортовых систем накопления энергии и серийной электроники для студенческих спутников.
В Вышке открыли проектно-учебную лабораторию совместно с Группой «Т-Технологии»
Группа «Т-Технологии» (головная структура Т-Банка) открыла проектно-учебную лабораторию на базе факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ (ФКН НИУ ВШЭ). Проектно-учебная лаборатория Группы «Т-Технологии» в НИУ ВШЭ сосредоточится на проектах и задачах в области искусственного интеллекта, распределенных вычислений, анализа больших данных и информационной безопасности в финансовом секторе. Лабораторию возглавит Алексей Теплов, кандидат физико-математических наук.
В НИУ ВШЭ разработали приложение для диагностики фонологической обработки у детей
Специалисты Центра языка и мозга НИУ ВШЭ представили новый цифровой инструмент для оценки навыков фонологической обработки у детей — батарею тестов «ЗАРЯ» («Звуковой анализ русского языка»). Это первое в России стандартизированное приложение, позволяющее быстро и надежно выявлять нарушения способности различать звуки речи, удерживать их в оперативной памяти и проводить фонематический анализ. Программа работает на планшетах и смартфонах с операционной системой Android, доступна для скачивания в RuStore. Детали валидации теста опубликованы в Journal of Speech, Language, and Hearing Research.
В НИУ ВШЭ создали базу данных по производственным цепочкам мирового ВПК
Институт мировой военной экономики и стратегии (ИМВЭС) НИУ ВШЭ разработал новый аналитический инструмент для изучения оборонной промышленности зарубежных стран. База данных «Производственные цепочки мирового ВПК» показывает взаимосвязи между производителями на разных уровнях — от конечных систем до комплектующих.
Институт робототехнических систем ВШЭ запустил научно-технический семинар
Институт робототехнических систем (ИРС) ВШЭ запустил новый ежемесячный формат — Научно-технический семинар. Он объединяет сотрудников института, приглашенных экспертов, студентов, исследователей и представителей других подразделений НИУ ВШЭ для обсуждения актуальных задач мехатроники, робототехники и киберфизических систем.