Czytanie obejmuje kilka różnych obszarów mózgu. Nowe badanie wykazało, że połączenia między tymi regionami mogą przewidzieć, jak dobrze ktoś czyta. Co zaskakujące, nowe dane pokazują, że połączenia, które rozwijają się podczas wykonywania obliczeń matematycznych, również przewidują zdolność czytania.
Chris McNorgan pracuje na Uniwersytecie w Buffalo w Nowym Jorku. Jako neurobiolog kognitywny bada, w jaki sposób regiony mózgu oddziałują podczas wykonywania różnych zadań. W nowym badaniu przyjrzał się, które części mózgu łączą się, gdy czytamy. „Czytanie polega na łączeniu słów, które widzisz na stronie, z dźwiękami, które słyszysz w swojej głowie”, mówi. To wymaga połączeń między systemami przetwarzającymi wzrok i słuch, wyjaśnia. Ale nawiązanie tych połączeń nie jest łatwe dla wszystkich.
Na przykład osoby z dysleksją często mają problemy z czytaniem. To zaburzenie uczenia się utrudnia mózgowi powiązanie pisanych liter lub cyfr z dźwiękami, które reprezentują. Stan nie odzwierciedla inteligencji. Nawet bystrzy ludzie, którzy na to cierpią, mogą pomylić kolejność liter i dźwięków tak, że mieszają słowa lub ich pisownię. McNorgan chciał wiedzieć, które połączenia mózgowe za tym stoją .
Badanie powiązań między regionami mózgu jest trudne. „Cały mózg zawsze coś robi” – mówi McNorgan. Podczas pracy mózg na krótko łączy różne regiony. Niektóre linki tworzą się podczas myślenia. Inne łączą się podczas czytania. Jeszcze inne tworzą się podczas słuchania nauczyciela lub oglądania wideo.
Kiedy mentalnie przechodzimy od jednej rzeczy do drugiej, niektóre połączenia zrywają się, a inne się tworzą. McNorgan użył komputer do wyszukania tych łączy. Wykorzystywał systemy sztucznej inteligencji znane jako modele uczenia maszynowego. Ludzie szkolą je przy użyciu dużych zbiorów danych. Modele uczą się, które cechy w danych wskazują na coś interesującego. Tutaj McNorgan chciał dowiedzieć się, które połączenia przewidują zdolność czytania.
McNorgan wytrenował swój model przy użyciu danych z innego laboratorium. Dane te pochodziły od dzieci w wieku od 8 do 13 lat, które czytały prawdziwe lub fałszywe słowo leżąc w urządzeniu do rezonansu magnetycznego. Ta maszyna skanowała ich mózgi, aby pokazać, które obszary były aktywne podczas czytania. McNorgan zidentyfikował najsilniejszych i najsłabszych czytelników z grupy na podstawie wyników testów. Następnie wykorzystał skany mózgów tych uczniów, aby wytrenować swój model uczenia maszynowego.
Znalazł jeden zestaw połączeń w mózgach silnych czytelników. W mózgach dzieci z dysleksją pojawił się inny zestaw. Silni czytelnicy używali lewej półkuli mózgu podczas czytania. To strona związana z językiem, wyjaśnia McNorgan.
„Nie wiadomo dlaczego”, mówi, ale czytelnicy, którzy mieli problemy, w większym stopniu wykorzystywali prawą część mózgu. McNorgan mówi, że ich mózg może wykorzystywać tę stronę, aby zrekompensować – „aby pomóc w nabraniu szybkości”.
Możliwe, że model będzie działał dla jednego zestawu danych, a nie innego, wyjaśnia McNorgan. Jeśli tak się stanie, może to sugerować, że każdy sygnał widziany z danymi treningowymi może być po prostu spowodowany hałasem. Dlatego po wytrenowaniu modelu uczenia maszynowego badacze testują go z nowym zestawem danych.
Aby przetestować swój model, McNorgan zwrócił się do drugiego badania z laboratorium MRI. Prosił uczniów o wykonanie w głowach prostych zadań mnożenia. Te same dzieciaki wykonywały też kilka zadań związanych z czytaniem. McNorgan użył skanów dla tych dzieci, aby sprawdzić, czy jego model może przewidzieć, które z nich były mocnymi lub słabymi czytelnikami.
Pod wpływem kaprysu postanowił również przetestować model ze skanami wykonanymi, gdy uczniowie zamiast czytać, mnożyli liczby. Nie spodziewał się, że model coś znajdzie. W końcu matematyka i czytanie to bardzo różne umiejętności. Ku jego zaskoczeniu model z niemal idealną dokładnością identyfikował mocnych i słabych czytelników.
„Cokolwiek dzieje się w tej sieci czytelniczej, pojawia się również, gdy wykonują inne zadanie” – donosi McNorgan. „Trudno powiedzieć dokładnie, co robią różni silni i słabi czytelnicy, gdy mnożą w głowie”, zauważa.
