Laboratorul de Neuroștiințe Cognitive, al Universitații Babeș-Bolyai din Cluj-Napoca, a lansat această inițiativă de popularizare a științei, pe care suntem onorați să o distribuim prin intermediul publicației noastre.

Andrei Miu, Profesor de Neuroștiințe Cognitive la Universitatea Babeș-Bolyai, si Simina Pițur, Doctorand in Laboratorul de Neuroștiințe Cognitive, sunt protagoniștii acestei ediții.

Andrei Miu: Bună ziua și bun găsit! Astăzi este un episod special, pentru că protagonistă va fi Simina, iar eu voi fi gazda, și vom vorbi despre citit: un subiect foarte interesant, din ce în ce mai mult studiat în științele neurocognitive. Specific, vom vorbi despre mecanismele neurofiziologice ale cititului. Evident, Simina ne va vorbi despre acest subiect, pentru că teza ei de doctorat a apropiat-o de studiul limbajului. Deci, de abia aștept să ne explice ce se întâmplă în creier când citim.

Prima întrebare, care cred că este și miezul acestui podcast este: Ce știm despre circuitele nervoase implicate în citit?

Simina Pițur: Știm că majoritatea sunt implicate și în limbajul vorbit, și asta s-ar putea să îi surprindă pe ascultători. Un răspuns mai exact ar fi că majoritatea sunt implicate și în procesarea limbajului vorbit, dar există o arie corticală care pare să fie specializată pentru citit și, în primul rând, știm asta din studii de leziune.

Poate că ar trebui mai întâi să spunem că deficitele de citit se numesc alexie, iar atunci când vorbim despre alexie pură, ne referim la deficite de citit fără alte deficite: fără deficite de înțelegere a limbajului, fără deficite de vorbire, fără deficite vizuale.

Unul din primele cazuri de alexie pură a fost descris undeva la sfârșitul secolului al XIX-lea de Joseph Jules Dejerine. De atunci ce au arătat în mod repetat și alte studii de leziuni a fost că leziunea specifică a alexiei pure se află undeva la granița dintre lobul occipital și cel temporal, în emisfera stângă. Această arie a fost numită în engleză visual word form area, iar noi am tradus-o acum ca aria vizuală pentru forma cuvintelor. Relația dintre această arie și citit a fost confirmată și în studii neuroimagistice.

În general, în aceste studii se face un contrast între cuvinte reale și pseudo-cuvinte, șiruri de litere care ar putea forma cuvinte într-o anumită limbă cunoscută de participanți, dar nu sunt cuvinte adevărate. Indiferent de limba pe care o cunosc participanții și de limba în care sunt prezentate cuvintele, indiferent că sunt scrise cu litere de tipar sau de mână, litere mici sau litere mari, în toate aceste cazuri, activitatea este mai crescută în această arie în emisfera stângă pentru cuvinte, față de pseudocuvinte.

#tipar

Ceea ce este interesant este că acest tipar apare doar pentru cuvinte scrise, dar nu și pentru cuvinte auzite. Deci doar în condiția în care participanții citesc cuvintele sau pseudo-cuvintele, nu și în condiția în care aud cuvintele. Încă un lucru interesant de adăugat aici ar fi că activitatea mai crescută în această arie corelează cu anumite abilități de citit.

Participanții cu abilități mai bune de citit prezintă o activitate mai crescută în această arie, dar este vorba de abilități destul de simple, de exemplu, viteza cu care citesc. Totuși, sunt și niște date care pun sub semnul întrebării specificitatea acestei arii pentru cuvinte citite. De exemplu, sunt studii în care se observă același tipar de activitate atunci când participanți orbi citesc cuvinte în braille, și mai sunt niște studii în care se observă același tipar atunci când participanții își imaginează cum se scrie un cuvânt, ipoteza fiind că intervine imageria vizuală și citesc cuvintele pe care și le imaginează.

A.M.: Te-am ascultat cu foarte multă atenție, și e foarte interesant ce am învățat din studiile astea de leziune clasice și din studiile de neuroimagistică funcțională. Este clar că această arie vizuală pentru forma cuvintelor este importantă pentru citit.

Dar o să fac un pic pe avocatul diavolului în continuare: adică unul din lucrurile pe care vrem să le cultivăm sistematic în mintea oamenilor este că nu există structuri nervoase specializate la modul absolut pentru o singură funcție?

#perceptievizuala

Și uite, poate că merită să ne gândim un pic la ce înseamnă cititul. Cititul nu este citit pur și simplu, o funcție de sine stătătoare care se întâmplă undeva în creier. Este, de fapt, o funcție care se bazează pe alte mecanisme. Trebuie să vedem contururile literelor. Asta ține de percepția vizuală. Trebuie să recunoaștem acele linii ca fiind litere. Asta presupune memorie declarativă, adică memorie care să ne permită, ca voluntar și conștient, să recunoaștem o formă pe hârtie, un contur pe hârtie ca fiind o literă sau alta. Acestea sunt doar două exemple care sunt la îndemână, care arată că și în cazul cititului este cât se poate de clar că circuitele nervoase implicate sunt mult mai extinse, și că cititul este o funcție verbală foarte sofisticată.

Nu vrem să cultivăm ideea că această arie vizuală pentru forma cuvintelor este tot ce avem nevoie ca să fie posibil cititul. Dar este clar că este o structură nervoasă necesară în circuitele nervoase pentru citit. De unde știm?

Cum ai spus tu, că a descoperit Dejerine, și au replicat și alții, când apar leziuni în această regiune, vedem deficite de citit. Vedem că există corelații între activarea acestei regiuni, așa cum o vedem cu metode de neuroimagistică funcțională și performanța de citit. Vedem când comparăm cuvinte și pseudo-cuvinte că diferența apare între tiparele de activitate cerebrală din aceste două condiții, pare să fie făcută de această arie vizuală pentru forma cuvintelor. Deci e clar că e foarte importantă, chiar dacă nu este singura.

Și atunci întrebarea este: care sunt ipotezele despre rolul acestei arii vizuale pentru forma cuvintelor?

S.P.: Ca să răspundem la întrebare, poate că ar fi util să ne uităm și la ce se întâmplă dincolo de această arie. Și avem metode cu o rezoluție temporală foarte bună: electroencefalograma sau magneto-encefalograma, care ne permit să vedem în termeni de milisecundă cum se modifică activitatea creierului după ce participanții citesc un cuvânt.

Mai întâi, așa cum ne-am așteptat, pentru că e vorba de stimuli vizuali, crește activitatea în cortexul vizual primar, apoi, în mai puțin de 200 de milisecunde, crește activitatea la nivelul acestor arii, aria vizuală pentru forma cuvintelor, dar modificările pe care le observăm apoi sunt la nivelul mai multor arii din lobul temporal și din lobul frontal. Sunt modificări care se observă și atunci când participanții aud cuvinte, nu doar atunci când citesc cuvinte.

Deci, pe baza unor studii ca cel pe care l-am descris pe scurt acum, s-a formulat o ipoteză care spune că această arie vizuală pentru forma cuvintelor ar fi o interfață între semn și sunet.

#limbaj

Anticipez ce vom discuta în alte episoade, dar se pare că am subestimat și probabil subestimăm în continuare complexitatea circuitelor nervoase care susțin limbajul din mai multe puncte de vedere. De exemplu, numărul ariilor este mai mare decât sugerau modelele clasice, asta, pe de o parte. Pe de altă parte, este din ce în ce mai plauzibil că procesarea nu se face liniar, ci în paralel, în mai multe arii concomitent. Și până și lateralizarea limbajului în emisfera stângă începe să fie pusă sub semnul întrebării. Nu am menționat, dar ariile despre care vorbeam din lobul temporal și frontal erau din ambele emisfere, nu doar din emisfera stângă.

Aș mai adăuga un lucru aici: mai devreme am spus că activitatea în această arie crește atunci când participantulului i prezintă cuvinte scrise versus pseudo-cuvinte, dar nu și atunci când aude cuvinte sau pseudo-cuvinte. Nu am spus însă ce se întâmplă atunci când comparăm prezentarea unor cuvinte cu alți stimuli vizuali la fel de simpli, ca niște litere, ca șiruri de litere.

#stimuli

Această arie răspunde și la alți stimuli vizuali, însă mult mai slab. Cu cât stimulul este mai asemănător cu literele, cu atât răspunsul este mai puternic. Și, la prima vedere, acest lucru poate să pună sub semnul întrebării specializarea acestei arii, însă este nevoie să discutăm un pic despre metodele cu care stau studiat aceste lucruri, pentru a înțelege mai bine ce înseamnă rezultatele pe care le-am discutat.

Sunt studii mai vechi, care sugerează că nu toată aria vizuală pentru forma cuvintelor ar fi specializată pentru citit, ci niște grupuri de neuroni din această arie. Și am avea nevoie de metode cu o rezoluție spațială și mai bună, pentru a studia activitatea la nivelul acestor grupuri de neuroni. Așa cum discutam și într-un episod anterior, progresele tehnice recente ne permit să creștem rezoluția unor metode ca IRM funcțional, și sunt curioasă în următorii ani dacă studii care folosesc IRM funcțional de 7 tesla vor confirma această ipoteză sau nu.

A.M.: Acest lucru îmi ridică un pic mingea la fileu. Nu știu dacă se discută foarte des despre asta, dar nu este clar la ce nivel poți să localizezi funcțiile în creier. IRM-ul funcțional îți arată tiparul de activitate cerebrală suprapus pe o imagine anatomică care are rezoluție în jur de 1 milimetru cu magnet de 3 tesla. Și atunci IRM-ul functional creează impresia asta că ai o relativă specializare a regiunilor din creier pentru diferite funcții.

#studii

Dar, uite, cum menționezi și tu, sunt și studii în care în timpul intervențiilor neurochirurgicale s-a înregistrat răspunsul neuronilor la anumiți stimuli și s-a văzut că există selectivitate în unele cazuri și la nivelul unui neuron. Iar ceea ce spui tu este că există grupuri de neuroni care răspund la ele, răspund la cuvinte, dar nu și la alți stimuli comparabili din punctul de vedere al complexității. Deși sunt înconjurați de alți neuroni care răspund la alt tip de stimuli.

Deci nu este clar, deocamdată, ce parte a funcțiilor legate de citit coboară până la nivelul unor neuroni specifici, și ce parte sunt funcții emergente, care rezultă din interacțiunea între mai multe structuri nervoase. Și asta este o chestiune care probabil va fi abordată în viitor. Cum spuneai și tu, o posibilitate este un IRM functional cu rezoluție spațială submilimetrică, care să ne arate că ceea ce la 3 tesla se vede a fi activitate în toată această arie vizuală pentru forma cuvintelor, este, de fapt, activitate limitată la o parte din această regiune.

Uite Simina, următoarea întrebare mă interesează foarte tare, pentru că am un băiețel care în perioada asta învață să citească și sunt foarte curios ce se întâmplă în creier atunci când învățăm să citim. Ce știm despre aceasta? Ce știu oamenii de știință?

S.P.: Probabil că cea mai populară ipoteză care să răspundă la întrebarea asta este una propusă de Stanislas Dehaene. Se numește ipoteza reciclării neuronale, și spune că parte din circuitele vizuale deja specializate pentru recunoașterea obiectelor se respecializează pentru recunoașterea cuvintelor, atunci când învățăm să citim. De exemplu, și aș menționa aici un lucru care mie mi s-a părut interesant, este nevoie de destul de puțin exercițiu, de câteva ore de exerciții, ca să vezi o schimbare semnificativă în activitatea acestei arii.

A.M.: Mie mi se pare grozav ce ai spus. Practic, ceea ce zice ipoteza aceasta a lui Dehaene este că aria pentru forma vizuală a cuvintelor ar fi o arie vizuală de asociație, care s-a specializat într-o anumită măsură pentru citit odată cu alfabetizarea – cu învățarea cititului și scrisului. Ceea ce atrage atenția asupra neuroplasticității extraordinare, mai ales din perioada de dezvoltare.

Și cred că tu vrei să ne spui ceva interesant despre ce se întâmplă cu cei care nu învață să citească. Ce se întâmplă cu aria vizuală pentru forma cuvintelor la acești oameni?

S.P.: Sunt studii care sugerează că, în cazul persoanelor care nu au învățat niciodată să citească, această arie se specializează pentru altceva. De exemplu, pentru recunoașterea fețelor. Deci experiența clar influențează felul în care această arie s-ar specializa.

Dacă ar fi să mă întorc la întrebarea ta, felul în care putem să testăm cum modifică procesul de alfabetizare creierul: fie prin a compara persoane care au învățat să citească, cu persoane care nu au învățat să citească, fie prin studii longitudinale, în care urmărim copii care învață să citească pe parcursul mai multor ani.Apoi facem măsurători care arată cum se modifică creierul pe măsură ce învață să citească.

Și aș da câteva exemple de rezultate din toate studiile. Unele studii arată că primii prezintă o activitate mai crescută în aria vizuală pentru forma cuvintelor, când citesc. Fasciculul arcuat este mai bine mielinizat la cei care au învățat să citească, decât la cei care nu au învățat să citească. Este vorba de un fascicul care leagă arii din lobul frontal de arii lobul temporal, implicate în procesarea limbajului. De asemenea, cei care au învățat să citească au un volum mai crescut de substanță cenușie în mai multe arii din lobul temporal și parietal, despre care se crede că ar susține conversia grafeme-foneme, cu alte cuvinte, dintre semn și sunet.

#modificari

A.M.: Deci să nu ratăm ocazia să spunem clar că cititul produce și modificări anatomice, și modificări funcționale, bineînțeles. Și am zis produce, poate e hazardat. Tu ai spus mai devreme că putem să comparăm între persoane care știu să citească, și persoane care nu știu să citească. Asta ne permite să spunem, într-o anumită măsură, că sunt diferențe. Dar studiile longitudinale sunt cele care ne permit să spunem că, uite, înainte de a citi, lucrurile stăteau într-un fel în creier, și după ce copilul a învățat să citească, au apărut următoarele modificări. Deci, să stabilim precedența asta temporală care sugerează că cititul produce aceste modificări.

În limbaj științific, suntem foarte prudenți cu verbul acesta ,,a produce”, care sugerează că ceva este cauza unui alt lucru. Iar pentru asta ai nevoie de dovezi experimentale sau cvasi-experimentale.

S.P.: O să spun doar atât: că o parte din rezultatele despre care am vorbit se replica în studii longitudinale pe copii care învață să citească. De exemplu, mielinizarea mai bună a fasciculului arcuat.

A.M.: Simina, a fost foarte interesantă discuția, dar cred că este util să facem un sumar, și aș prefera să îl faci tu.

S.P.:  Înainte de asta, aș mai adauga ceva: sunt câteva studii care sugerează că alfabetizarea schimba și relația pe care o avem cu limbajul vorbit sau felul în care procesăm limbajul vorbit. O să dau câteva exemple. La indivizii care au învățat să citească în comparație cu cei care nu au învățat să citească, s-a observat o activare aproape de 2 ori mai crescută pentru o structură numită planul temporal, structură care se crede că ar fi implicată în ceva ce în engleză se numește ,,fonological awareness”. În română probabil că am traduce ca conștiință fonologică.

A.M.: Ne poți explica la ce se referă conștiința aceasta fonologică?

S.P.: Este abilitatea de a distinge între sunete similare. De exemplu, între ,,ma” și ,,na”. Un alt exemplu, într-adevăr, indivizii care nu au învățat niciodată să citească au performanțe mai scăzute în sarcini care le cer să facă astfel de discriminare. Deci, este posibil ca această conștiință fonologică o data să ne ajute să învățăm să citim, atunci când începem să învățăm să citim, dar faptul că învățăm să citim să ne facă mai buni în a discrimina și sunetele pe care le auzim în limbajul vorbit.

Încă un lucru interesant ar fi că gradul de activare al planului temporal la copii corelează și cu mărimea vocabularului, și cu memoria verbal. Este o corelație, deci nu putem să facem inferențe cauzale, dar e un rezultat la care cred că merită să ne gândim.

A.M.: Atragem atenția de ce este important să tratăm o corelație, o asociere ca pe o corelație. Nu știm care este direcția relației în situația asta. Adică e posibil ca acești copii să fi avut anumite caracteristici anatomice, plan temporal mai mare din start, și asta să le fi permis să aibă performanțe mai bune, sau este posibil ca exercițiul mai îndelungat și tot ceea ce i-a dus la o performanță mai bună să le fi schimbat în virtutea neuro-plasticității, care este foarte accentuat în perioada de dezvoltare, să le fi să le fi modificat structurile acestea.

Deci da, este loc de studii care să meargă un pic mai departe și să ne arate care este direcția relației, dar este foarte tentant să credem că cititul și toate modificările cognitive antrenate de citit sunt cele care produc aceste modificări anatomice și funcționale. Foarte interesant.

Spune-ne câteva lucruri pe care să le luăm cu noi, cele mai importante, despre despre citit. Sigur, acesta este un subiect la care probabil vom reveni peste o vreme.

S.P.: Dacă ar fi să rezum într-o singură frază, a zice așa: cititul este asociat cu modificări la nivelul creierului și stimulează dezvoltarea limbajului, inclusiv a limbajului vorbit.

A.M.: Uite, cred că aceasta este o concluzie pe care pot să o aibă în minte părinții ca mine. Motivul pentru care merită să-și încurajeze copiii să învețe să citească, evident în stadiul de dezvoltare în care sunt pregătiți să învețe asta, este unul foarte profund. Fiindcă acest lucru va stimula dezvoltarea ulterioară a limbajului.

Să încetăm să vedem cititul ca pe ceva ce îl pregătește pe copil pentru școală și care îl face să fie în rând cu alți copii. E mult mai mult de atât: este un produs cultural, uman, care pare să fi influențat felul în care creierul nostru a ajuns să se schimbe în dezvoltare.

Fenomenal! Mulțumesc tare mult, Simina! Sperăm că v-a plăcut. Cum spuneam, vom reveni la acest subiect, pentru că este unul care ne preocupă. Deci, ne auzim cât de curând, la revedere!