A kognitív idegtudomány módszereinek segítségével az egyéni fejlődés során tetten érhető változásokat vizsgálva pontosabban következtethetünk arra, hogy az olvasni tanuló agyban milyen specifikus változások következnek be.
A neuronális újrahasznosítás modellje
Az írásrendszerek megalkotásával az ember a beszélt nyelvhez olyan szimbólumokat rendelt hozzá, amelyek alkalmasak a szóbeli közlés pontos kódolására. Ehhez a kép eredetű rendszerekről, néhány kivételtől eltekintve, áttért a hangalapú jelek rendsze-
rének, azaz az alfabetikus írásmódoknak a használatára. Mindent ki tud olvasni, amit leírt, sőt, a szavak olvasásához olyan automatizált folyamatok elsajátítására képes, amelyek az írásrendszereket megalkotni képes agyat a gyors és értő olvasásra is alkal- massá teszik. A kognitív idegtudomány legutóbbi évtizedének eredményei közelebb vittek e folyamatok mechanizmusainak és kialakulásának megértéséhez, sőt nem egy idegtudományi modell született arra vonatkozóan, hogyan is képes az ember arra, hogy jeleket használjon, és két olyan alapvető kulturális aktivitásra legyen képes, mint a számolás és az olvasás. Ezek közül talán az egyik legérdekesebb Stanislas Dehaene- nek az az evolúciós idegtudományi magyarázata, amelyre neuronális újrahasznosítási modellként már korábban is utaltunk. Már fentebb áttekintettük azokat az eddig ismert adatokat, amelyek arra utalnak, hogy az olvasás során a dekódoláshoz, felismeréshez szükséges feldolgozáshoz hasonlóra képes, veleszületett mechanizmusok átalakítása, újraformálása történik. Azaz nem az olvasás vezetett az agy evolúciójához, hanem az agy evolúciója során alakultak ki olyan működési formák, amelyek az írásjelek hasz- nálatával, az olvasással jobb, pontosabb, gyorsabb és esetenként az eredetitől eltérő feldolgozásra hangolódnak. Dehaene ezt az átalakulási, átirányítási folyamatot nevezi újrahasznosításnak. A kifejezés persze a recycling szó másfajta jelentésbeli telítettsé- ge miatt félreértésekre is okot adhat. Ezt Dehaene maga is elismeri, amikor az angol és a francia értelmező szótárra hivatkozva kifejti, hogy az angol átalakításnál, más cél- ra való felhasználásnál árnyaltabb jelentést hordoz a francia „recyclage" szó, amely inkább átképzést, átirányítást jelent. Bármennyire is furcsa, az újrahasznosítás kifeje- zés nem annyira bántó, mint sokan gondolják. A hétköznapi szóhasználatban sem arról van szó, hogy szemétből lesz valami új, az újrahasznosítás ugyanis másra nem használt vagy használható anyagból, tehát hulladékból és nem szemétből történik. A hasonlat, mint minden ilyen, persze sántít. Az olvasásra specializálódó terület akti- vitása ugyanis az átalakulást megelőzően sem felesleges, csak éppen az új feladatra nélkülözhető.
Dehaene elképzelése szerint az olvasás gyakorlásával a szófelismerés megszállja azokat a területeket, amelyek korábban hasonló vagy elégségesen közeli funkciókat láttak el. Ez akkor lehetséges, ha az emberi agynak az evolúció során egy olyan szer- kezete alakult ki, amely egyszerre kötött és plasztikus is, azaz vannak foglalt, csak adott feladatra használható, determináltan változó és vannak átalakítható területei. Ezek azonban szűk tartományba szorítják be a megtanulható új kulturális eszközök funkcióit. Az agy csak annyi változást „engedélyez", amennyit a már létező szerkeze- tek a funkcionális hasonlóság alapján lehetővé tesznek. Ez a hipotézis eléggé hasonlít Gould és Vrba (1982) exaptációfogalmához, amelynek lényege, hogy a filogenezis során egyes mechanizmusok újbóli hozzárendelése történik olyan funkciókhoz, ame- lyek eltérnek az evolúció során korábban kialakulttól. Az olvasás esetében azonban a funkció-hozzárendelés nagyon rövid idő alatt történik, mégpedig olyan epigenetikai mechanizmusok közvetítésével, amelyek nem igénylik az emberi genom átalakulását. Dehaene az átalakítás, újrahasznosítás fogalmakkal azt is kívánja jelezni, hogy a funkcionális átalakulás az egyed életének bizonyos szakaszában történik, azaz a kul- túra eszközei, az olvasás és a számolás az agyban olyan mechanizmusokra lelnek, amelyeknek eredeti szerepe elég közeli az újhoz, és amelyek elég rugalmasak ahhoz, hogy az új szerepre átalakíthatók legyenek. Minden kérgi terület biológiailag meg-
határozott tulajdonságokkal rendelkezik, azaz akármilyen feladatra nem alakítható át. A kulturális tanulás feltehetően sohasem sajátítja ki teljesen ezeket a területeket, ha- nem annyit változtat rajtuk, amennyi a működéshez szükséges. Az eddigiekből három világos predikció következik.
Először, az olvasás nem egy korlátlan kapacitású tanulórendszer terméke, határt az agy alap- és kiterjesztett, azaz átalakítható rendszereinek szerkezeti és funkcionális adottságai szabnak. Magyarul, az agy változékonysági lehetőségei behatároltak, az emberi kultúrában létező, látszólag eltérő írásrendszereknek kell, hogy legyen valami- lyen közös tulajdonságuk. Valószínűleg itt is arról lehet szó, mint a nyelv Chomsky által javasolt szerkezeti eltérésénél, azaz a felszíni struktúra sokféle, a mély struktúra viszont azonos. Ebből a szempontból elemezve feltűnhet, hogy valamennyi írásrend- szerjellemzője, hogy a használt jelek elemi, lényegesen eltérő foveális formák. Az is igaz, hogy a használt karakterek mérete és helye a hangjelölés szempontjából irrele- váns tulajdonság. Ez az invariancia nem igényel explicit tanítást. Mindebből pedig az is következik, hogy létezhetnek olyan írásrendszerek, amelyek megtanulhatatlanok, ilyen lehet például a számítógépes vonalkód.
Másodszor, az olvasási zavar mértékének, megjelenési gyakoriságának összefüg- gést kell mutatnia azzal az eltéréssel, amely az olvasáshoz nélkülözhetetlen terület eredeti és új funkciója között van. Az olvasás elsajátítása annál nehezebb, minél több átalakulás szükséges a nélkülözhetetlen agyi terület eredeti funkcióiból az újra való áttéréshez. Az újrahasznosítási hipotézis azt jósolná, hogy az olvasás kezdete előtt is létező kérgi kapcsolatok felgyorsítják az erre alapozó müveletek elsajátítását. így pél- dául a vizuális kéreg későbbi szófelismerő területeinek eredeti tulajdonsága, például méret- és helyinvarianciája felgyorsíthatja az olvasás elsajátítását. Ez amiatt lehet fontos, hogy a szavak fonológiai reprezentációjához stabil vizuális reprezentációt ren- delhessünk hozzá. Ez a hozzárendelés lehet erősen vagy kevésbé konzisztens, attól függően, hogy milyen az adott nyelv ortográfíai mélysége, azaz, hogy ugyanazt a han- got mindig ugyanaz a betű/betűkombináció jelöli-e, vagy több változat is lehetséges. A megfeleltetés transzparenciája emiatt lényeges faktora annak, hogy az olvasástanu- lásnak milyen a sebessége és hatékonysága. Jól ismert a viselkedéses és az idegtudo- mányi adatokból is, hogy az egyes nyelvek között jelentős különbségek lehetnek a transzparencia foka (ortográfíai mélység) szerint (Paulesu és mtsai, 2001).
Mindennek tennészetesen az oktatásra vonatkozó tanulságai is vannak. Egy oktatá- si módszer ugyanis akkor igazán hatékony, ha olyan stratégiát alkalmaz, amely azok- ra a már létező reprezentációkra épít, amelyek az iskolába kerüléskor elég fejlettek. Az olvasás esetében ilyen a fonológiai tudatosság természetes szintjének, a szótagok szétválasztásának képessége vagy az elemi vizuális müveleteknek (fonna, nagyság, téri irány) a viszonylagos fejlettsége. Az olvasás elsajátítása során azonban nem csu- pán olyan, már létező reprezentációkra kell építenünk, amelyek segítik, felgyorsítják a tanulást, hanem olyanokra is, amelyeknek mintegy ellenében kell valamit megtanul- nunk. Lesznek tehát olyan tulajdonságai az agy működésének, amelyek az evolúció során ugyan hasznosak voltak, az olvasás elsajátításának feltételeivel azonban nem hogy nem egyeznek, hanem inkább ellene hatnak.
Tudjuk saját hétköznapi tapasztalatainkból, hogy milyen nehéz törölni azokat a ta- nult dolgokat, amelyek már nem érvényesek, vagy pont az ellenkezőjük igaz. így van-
nak ezzel az agy funkciói is. Azok a betűk például, amelyek tükörképei egymásnak, különleges kihívást jelentenek a vizuális feldolgozórendszer számára. Mint láthattuk, már a majmok IT kérgének is behuzalozott működési jellemzője a spontán tükörkép- generalizáció. Az IT tárgyállandóságot biztosító működésének evolúciós sajátossága, hogy a tárgyat preferálja és nem annak irányát, azaz érzéketlen arra, hogy a szék oldalnézetben jobbra vagy balra néz (Rollenhagen és Olson, 2000).
Eltérően a hely- és nagyságinvarianciától, az IT tükörszimmetria invarianciája a be- tűk dekódolását több esetben nem hogy nem segíti, hanem kifejezetten zavarja. Ilyen esetet jelentenek a tükörszimmetrikus párok. Ez magyarázhatja azt a hibatípust, amit fiatal gyerekek gyakran elkövetnek, azaz nem csupán a b-d, p-q párokat keverik, ha- nem egyes betűket, sőt egész szavakat is megfordítanak, mégpedig anélkül, hogy azt észrevennék. A tükörkép spontán generalizációja tehát nem feltétlenül a diszlexia elő- jele, mint sokan tévesen gondolják, hanem a normál fejlődés gyakori velejárója. Az
olvasás és írás kezdetén nagyon sok kisiskolásnál megfigyelhető ez a „tükörperiódus", azaz teljes természetességgel írnak és olvasnak balról jobbra és fordítva (Cornell, 1985; McMonnies, 1992).
Cornell (1985) sajnos kevesek által ismert vizsgálatában két 5 éves gyermeket kért meg arra, hogy egy papírlap, illetve egy vonal bal és jobb szélén elhelyezett ponthoz közel írják le nevüket. Az egyik gyermek mindig helyes irányban írt, a másik viszont a pont helyétől függően balról jobbra vagy jobbról balra írta le nevét, sőt a könnyen tükrözhető S, L betűknek is a tükörképét használta. Mint a 21. ábra A részében látha- tó, az angol fejlődési adatok (Walsh és Butler, 1996) szerint a tükörszimmetrikus írás aránya csak 6 éves kor után csökken, a 8 éveseknél már elenyésző számú.
E fejlődési adatnak vannak az írástörténetben is megfelelői. Egyes ősi írásrendsze- rekben, mint például az egyiptomi hieroglifák, olyan tükörszimmetrikus jelek találha- tók, amelyek bármelyik irányban olvashatók. A fejlődési tükörkép-generalizáció is ehhez hasonló. Ennek a generalizációnak lehet a következménye az a zavar, amely az
olvasás elsajátításának a kezdetén nagyon sok gyereknél megfigyelhető. A tükörkép- generalizáció jelenléte a diszlexiásoknál azonban meglehetősen sokáig, tehát jóval a 6-7 éves koron túl is megmarad, gyakran egészen a serdülőkor végéig jellemzi az ol- vasást és az írást. A 21. ábrán magyar diszlexiások adatait mutatjuk be. A saját nevü- ket tükörírással is leírni képes gyerekek száma hét éves kortól kezdődően sem csök- ken. Ez azt jelenti, hogy ebben az életkorban ez már a diszlexiára utaló egyik (de nem kizárólagos!) jelnek tekinthető. Stanislas Dehaene-nak a ventrális tárgyfelismerő rendszer újrahasznosítására vonatkozó hipotéziséből egyenesen következik, hogy az IT funkcióinak úgy kell átalakulnia, hogy az olvasni tanuló gyerek agya „leszokjon" a tükörkép-generalizációról.
Harmadszor, az olvasás során újrahasznosított terület beszűkíti az adott területhez köthető korábbi képességeket. Az új eszköz, az olvasás használatának lehetséges, hogy valamilyen neuronális ára is van. A szófelismerő rendszer esetében történhet ez a tárgy felismerő rendszer kárára is, jóllehet erre nincs bizonyítékunk. Hasonlóra azon- ban van példa. Ilyen a tárgyak adott kategóriájának megkülönböztetésére kialakuló szakértőség, amely az IT olyan területének aktivitásával jár, amely meglehetősen kö- zel van az arcfelismerésben meghatározó szerepű fuzifonn kéreghez. A szakértőség azonban nem csupán további terület bevonását jelentette, hanem interferált a fuzifonn terület korábbi funkcióival. Az autószakértők, eltérően a kontroll személyektől, az arcfelismerésben rosszabbul teljesítettek, azaz viselkedéses teljesítményük rosszabb volt, a jobb félteke felett elvezetett arcspecifikus EKP-összetevő (NI 70) amplitúdója viszont jelentősen csökkent (Gauthier és mtsai, 2003). Mindez ana utal, hogy az újon- nan szerzett funkciók valóban visszaszoríthatják a régebbi, veleszületett funkciók érvényesülését.
Stanislas Dehaene újrahasznosítási hipotézise még akkor is új fénybe állítja az em- ber kulturális eszközeinek, az olvasásnak és a számolásnak az agyi következményeit, ha a VWFA szerepére vonatkozóan részben eltér az egyes kutatócsoportok álláspont- ja. Hillis és munkatársai (2005) legújabb publikációjukban azonban megkérdőjelezik
a VWFA univerzalitását. Nem azt vitatják persze, hogy a VWFA mutat-e a szavakra különleges érzékenységet, hanem azt, hogy kizárólag ene a funkcióra specializáló- dik-e. Az agyi plaszticitás új idegtudományi adatainak egész sora arra utal, hogy az emberi agy, különösen pedig a gyerekeké a serdülőkort megelőzően, az érésnek, a tanulásnak és a környezeti tapasztalatoknak köszönhetően funkcionálisan is átalakul. A kutatók többsége azonban nem egy korlátlan plaszticitást feltételez, mint ahogy az időnként előfordul az agyi plaszticitás téves interpretációiban. Az agyi aktivitás vizs- gálatát a kognitív funkciók megismerésére használó kutatók többsége egyetért abban, hogy az emberi agyat nem valamiféle korlátlan és omnipotens, hanem adott határok között, korlátozott szerkezeti feltételek mellett létrejövő változékonyság jellemzi. Csak ez utóbbival magyarázható ugyanis, hogy például az olvasás vagy a számolás agyi területei viszonylag kicsi változékonyságot mutatnak.
Evolúciós szempontból azonban ismét felmerül a kérdés, hogy miért csak az embe- ri agy bizonyult alkalmasnak olyan kulturális eszközök feltalálására, mint az olvasás és a számolás. A majmokkal végzett kísérletek eredményei mind azt mutatják, hogy az agy rendelkezik olyan alapmüveletekkel, mint amilyenekre az embergyerek is épít, amikor olvasni, számolni tanul. Dehaene hipotézise az, hogy a különbség az agy újra-
hasznosulási képességében, azaz a veleszületett, más funkciókra készült feldolgozó- körök új feladatokra való átalakíthatóságában van. Elég valószínűnek látszik, hogy az agynak ez a képessége valóban az evolúció eredménye. Tudjuk, hogy a főemlősökhöz képest az ember prefrontális kérge jelentősen nagyobb, és a kérgi kapcsolatok száma is sokszorosára szaporodott az evolúció során. Valószínűleg ez tette lehetővé, hogy agyunk az új feladatokra már létező feldolgozó egységeket mozgósítson, azaz a felül- ről vezérelt (top-down) folyamatok egy tudattal felruházott neuronális munkatérben sikeres átalakuláshoz vezessenek.