Įvadas
Šiame skyriuje aptariamas smegenų apdorojimas mokymosi metu, naudojant kaip atskaitos tašką informacijos apdorojimo modelį, aptartą 5 skyriuje (žr. 5.1 paveikslą). Smegenų apdorojimas mokymosi metu yra sudėtingas, ir toliau aptariami tik pagrindiniai elementai. Skaitytojai, norintys išsamios informacijos apie mokymąsi ir atmintį iš neurofiziologinės perspektyvos, turėtų pasikonsultuoti su kitais šaltiniais (Byrnes, 2001; Jensen, 2005; Rose, 1998; Wolfe, 2001).
Informacijos apdorojimo sistema
Informacijos apdorojimo sistema apima jutiminius registrus, trumpalaikę (STM) arba darbinę (WM) atmintį ir ilgalaikę atmintį (LTM). Jutiminiai registrai gauna įvestį ir laiko ją trumpą sekundės dalį, po kurios įvestis atmetama arba nukreipiama į WM. Didžioji dalis jutiminės įvesties atmetama, nes bet kuriuo duotuoju metu mus bombarduoja daugybė jutiminių įvesčių.
Šiame skyriuje anksčiau matėme, kad visa jutiminė įvestis (išskyrus kvapus) eina tiesiai į gumburą, kur bent dalis jos vėliau siunčiama į atitinkamą smegenų žievės dalį apdorojimui (pvz., smegenų skiltys, kurios apdoroja atitinkamą jutiminę informaciją). Tačiau įvestis nesiunčiama tokia pačia forma, kokia buvo gauta; greičiau ji siunčiama kaip neuroninis tos įvesties „suvokimas“. Pavyzdžiui, klausos stimulas, gautas gumburo, bus transformuotas į neurono ekvivalentą to stimulo suvokimui. Šis suvokimas taip pat yra atsakingas už informacijos atitikimą tam, kas jau yra saugoma atmintyje, procesas, žinomas kaip atpažinimas pagal šabloną. Taigi, jei vizualinis stimulas yra klasės mokytojas, į žievę siunčiamas suvokimas atitiks saugomą mokytojo reprezentaciją ir stimulas bus atpažintas.
Dalį to, kas daro suvokimą prasmingu, yra tai, kad smegenų tinklinis aktyvinimo sistema filtruoja informaciją, kad pašalintų nereikšmingą informaciją ir sutelktų dėmesį į svarbią medžiagą (Wolfe, 2001). Šis procesas yra adaptacinis, nes jei bandytume atkreipti dėmesį į kiekvieną įvestį, niekada negalėtume į nieką susitelkti. Yra keletas veiksnių, kurie daro įtaką šiam filtravimui. Suvokiamas svarbumas, pavyzdžiui, mokytojai skelbia, kad medžiaga yra svarbi (pvz., bus testuojama), greičiausiai patrauks mokinių dėmesį. Naujumas patraukia dėmesį; smegenys linkę susitelkti į įvestis, kurios yra naujos arba skiriasi nuo to, ko galima tikėtis. Kitas veiksnys yra intensyvumas; garsesni, ryškesni ar ryškesni dirgikliai sulaukia daugiau dėmesio. Judėjimas taip pat padeda sutelkti dėmesį. Nors šios dėmesio sistemos dažniausiai veikia nesąmoningai, šias idėjas galima panaudoti siekiant padėti sutelkti mokinių dėmesį klasėje, pavyzdžiui, naudojant ryškius ir naujus vaizdinius ekranus.
Mokinių dėmesio sužadinimas ir palaikymas
Kognityvinės neurologijos tyrimai rodo, kad įvairūs aplinkos veiksniai gali sužadinti ir palaikyti žmonių dėmesį. Šie veiksniai apima svarbą, naujumą, intensyvumą ir judėjimą. Planuodami pamokas, mokytojai gali nustatyti būdus, kaip įtraukti šiuos veiksnius į savo pamokas ir mokinių veiklą.
Svarba:
Kathy Stone moko vaikus rasti pagrindines pastraipų mintis. Ji nori, kad vaikai sutelktų dėmesį į pagrindines mintis ir nebūtų blaškomi įdomių detalių. Vaikai užduoda klausimą: „Apie ką dažniausiai pasakojama šioje istorijoje?“ perskaitykite istoriją ir vėl užduokite klausimą. Tada jie išrenka sakinį, kuris geriausiai atsako į klausimą. Kathy apžvelgia kitus sakinius, kad parodytų, kaip jie aptaria detales, kurios gali paremti pagrindinę mintį, bet jos nenurodo.
Vidurinės klasės mokytojas apima skyrių apie valstybės istoriją. Tekste yra daug detalių, ir mokytojas nori, kad mokiniai sutelktų dėmesį į pagrindinius įvykius ir asmenis, kurie padėjo sukurti istoriją. Prieš apžvelgiant kiekvieną skyrių, mokytojas duoda mokiniams pagrindinių terminų sąrašą, į kurį įeina įvykiai ir asmenys. Mokiniai turi parašyti trumpą paaiškinamąjį sakinį kiekvienam terminui.
Naujumas:
Penktos klasės mokytojas susisiekė su entomologijos profesoriumi vietiniame universitete, kuris yra ekspertas tarakonų klausimais. Mokytojas nusivedė savo klasę į jo laboratoriją. Ten mokiniai pamatė visų rūšių tarakonus. Profesorius turėjo įvairių įrenginių, kurie leido mokiniams iš pirmų lūpų pamatyti tarakonų veiklą, pavyzdžiui, kaip greitai jie gali bėgioti ir ką jie valgo.
Vidurinės mokyklos teniso treneris įsigijo kamuoliukų mašiną, kuri iššauna teniso kamuoliukus įvairiu greičiu ir lanku, kuriuos žaidėjai bando atmušti. Užuot liepęs žaidėjams atmušti kamuoliukus pakartotinai, treneris kiekvieną sesiją nustato kaip rungtynes (žaidėjas prieš mašiną) be padavimų. Jei žaidėjas gali sėkmingai atmušti kamuoliuką, iššautą iš kamuoliukų mašinos, tada žaidėjas gauna tašką; jei ne, tašką uždirba mašina. Rezultatas atitinka standartinį formatą (love-15-30-40-game).
Intensyvumas:
Daugeliui pradinių klasių vaikų sunku persigrupuoti atimant ir jie neteisingai atima mažesnį skaičių iš didesniojo kiekviename stulpelyje. Norėdamas padėti ištaisyti šią klaidą, mokytojas liepia mokiniams nubrėžti rodyklę nuo viršutinio skaičiaus iki apatinio skaičiaus kiekviename stulpelyje prieš atimant. Jei skaičius viršuje yra mažesnis, mokiniai pirmiausia nubrėžia rodyklę nuo viršutinio skaičiaus gretimame stulpelyje iki viršutinio skaičiaus stulpelyje, iš kurio atimama, ir tada atlieka atitinkamą persigrupavimą. Rodyklių naudojimas labiau pabrėžia veiksmų tvarką.
Jim Marshall nori, kad jo mokiniai įsimintų Getisburgo kreipimąsi ir galėtų jį deklamuoti pabrėždami pagrindines vietas. Jim demonstruoja skaitymą, jam akomponuojant labai mažu garsu instrumentinei „Respublikos mūšio himno“ versijai. Kai jis prieina prie pagrindinės dalies (pvz., „iš žmonių, per žmones, už žmones“), jis naudoja kūno ir rankų kalbą ir pakelia savo intonaciją, kad pabrėžtų tam tikrus žodžius.
Judėjimas:
Tyrinėti paukščius ir gyvūnus knygose gali būti nuobodu ir neužfiksuoti jų tipinės veiklos. Pradinių klasių mokytojas naudoja interneto šaltinius ir interaktyvius vaizdo įrašus, kad parodytų paukščius ir gyvūnus jų natūraliose buveinėse. Mokiniai gali pamatyti, kokia yra jų tipinė veikla, kai jie medžioja maistą ir grobį, rūpinasi savo jaunikliais ir juda iš vienos vietos į kitą.
Gina Brown dirba su savo praktikantais dėl jų judesių, kai jie moko ir dirba su vaikais. Gina liepia kiekvienam savo mokiniui praktikuoti pamoką su kitais mokiniais. Mokydami jie turi judėti ir tiesiog nestovėti ar nesėdėti vienoje vietoje klasės priekyje. Jei jie naudoja projektuojamus vaizdus, jie turi pasitraukti nuo ekrano. Tada ji moko mokinius stebėti darbą sėdint arba kaip efektyviai judėti po klasę ir stebėti mokinių pažangą, kai jie individualiai arba mažose grupėse atlieka užduotis.
Apibendrinant galima pasakyti, kad jutiminės įvestys apdorojamos smegenų jutiminės atminties dalyse, o tos, kurios išlieka pakankamai ilgai, perkeliamos į WM. Atrodo, kad WM yra keliose smegenų dalyse, bet daugiausia prefrontalinėje kaktos skilties žievėje (Wolfe, 2001). Kaip pamatysime 5 skyriuje, informacija prarandama iš WM per kelias sekundes, nebent ji kartojama arba perkeliama į LTM. Kad informacija būtų išsaugota, turi būti neuroninis signalas tai padaryti; tai yra, informacija laikoma svarbia ir ją reikia panaudoti.
Smegenų dalys, kurios daugiausia dalyvauja atmintyje ir informacijos apdorojime, yra žievė ir medialinė smilkinio skiltis (Wolfe, 2001). Atrodo, kad smegenys apdoroja ir saugo prisiminimus tose pačiose struktūrose, kurios iš pradžių suvokia ir apdoroja informaciją. Tuo pačiu metu konkrečios smegenų dalys, dalyvaujančios LTM, skiriasi priklausomai nuo informacijos tipo. Skiriamas deklaratyvioji atmintis (faktai, apibrėžimai, įvykiai) ir procedūrinė atmintis (procedūros, strategijos). Naudojant deklaratyvią ir procedūrinę informaciją, dalyvauja skirtingos smegenų dalys.
Naudojant deklaratyvią informaciją, jutiminiai registrai smegenų žievėje (pvz., vizualiniai, klausos) gauna įvestį ir perkelia ją į hipokampą ir netoliese esančią medialinę smilkinio skiltį. Įvestys registruojamos beveik tokio paties formato, kaip ir atrodo (pvz., kaip vizualinis ar klausos stimulas). Hipokampas nėra galutinė saugojimo vieta; jis veikia kaip įvesčių procesorius ir konvejeris. Kaip pamatysime kitame skyriuje, įvestys, kurios pasitaiko dažniau, sukuria stipresnius neuroninius ryšius. Su daugybe aktyvacijų prisiminimai suformuoja neuroninius tinklus, kurie tvirtai įsitvirtina kaktos ir smilkinio žievėse. Todėl atrodo, kad LTM deklaratyviai informacijai yra kaktos ir smilkinio žievėje.
Didžioji dalis procedūrinės informacijos automatizuojama taip, kad procedūras galima atlikti be jokio sąmoningo suvokimo (pvz., rašymas, važiavimas dviračiu). Pradiniame procedūriniame mokyme dalyvauja prefrontalinė žievė, parietalinė skiltis ir smegenėlės, kurios užtikrina, kad mes sąmoningai atkreiptume dėmesį į judesius ar veiksmus ir kad šie judesiai ar veiksmai būtų surinkti teisingai. Praktikuojantis šios sritys rodo mažesnį aktyvumą, o kitos smegenų struktūros, tokios kaip motorinė žievė, tampa labiau įsitraukusios (Wolfe, 2001).
Kognityvinė neurologija patvirtina idėją, kad daug galima išmokti stebint (Bandura, 1986). Tyrimai rodo, kad žievės grandinės, dalyvaujančios atliekant veiksmą, taip pat reaguoja, kai stebime, kaip kas nors kitas atlieka tą veiksmą (van Gog, Paas, Marcus, Ayres ir Sweller, 2009).
Naudojant nemotorines procedūras (pvz., žodžių iššifravimas, paprastas sudėjimas), vizualinė žievė yra labai įsitraukusi. Kartojimas iš tikrųjų gali pakeisti vizualinės žievės neuroninę struktūrą. Šie pokyčiai leidžia mums greitai atpažinti vizualinius dirgiklius (pvz., žodžius, skaičius) be sąmoningo jų reikšmių apdorojimo. Dėl to daugelis šių kognityvinių užduočių tampa įprastos. Sąmoningas informacijos apdorojimas (pvz., sustojimas pagalvoti apie tai, ką reiškia skaitymo ištrauka) reikalauja ilgesnės veiklos kitose smegenų dalyse.
Bet kas, jei jokios reikšmės negalima priskirti įvesčiai? Kas, jei gaunamos informacijos, nors ir laikomos svarbiomis (pavyzdžiui, mokytojas sako: „Atkreipkite dėmesį“), negalima susieti su niekuo atmintyje? Ši situacija reikalauja sukurti naują atminties tinklą, kaip aptariama toliau.
Atminties tinklai
Pakartotinai pateikiant stimulus arba informaciją, neuroniniai tinklai gali sustiprėti taip, kad neuroniniai atsakai įvyktų greitai. Kognityvinės neurologijos požiūriu, mokymasis apima neuroninių jungčių ir tinklų (sinapsinių jungčių) formavimąsi ir stiprinimą. Šis apibrėžimas yra gana panašus į mokymosi apibrėžimą dabartinėse informacijos apdorojimo teorijose (pvz., ACT-R).
Hebo teorija
Procesas, kurio metu susiformuoja šios sinapsinės jungtys ir tinklai, daugelį metų buvo mokslinių tyrimų objektas. Hebb (1949) suformulavo neurofiziologinę mokymosi teoriją, kuri pabrėžia dviejų žievės struktūrų vaidmenį: ląstelių ansamblių ir fazių sekų. Ląstelių ansamblis yra struktūra, kuri apima ląsteles žievėje ir subkortikiniuose centruose (Hilgard, 1956). Iš esmės ląstelių ansamblis yra paprastos asociacijos neuroninis atitikmuo ir susidaro dažnai kartojant stimuliavimą. Kai vėl įvyksta konkretus stimuliavimas, ląstelių ansamblis sužadinamas. Hebbas tikėjo, kad kai ląstelių ansamblis bus sužadintas, jis palengvins neuroninius atsakus kitose sistemose, taip pat motorinius atsakus.
Kaip susidaro ląstelių ansambliai? Hebbas galėjo tik spėlioti, nes jo laikais smegenų procesų tyrimo technologija buvo ribota. Hebbas manė, kad pakartotinis stimuliavimas paskatino sinapsinių gumbelių augimą, kuris padidino kontaktą tarp aksonų ir dendritų (Hilgard, 1956). Pakartotinai stimuliuojant, ląstelių ansamblis būtų aktyvuojamas automatiškai, o tai palengvina neuroninį apdorojimą.
Fazių seka yra ląstelių ansamblių serija. Ląstelių ansambliai, kurie yra stimuliuojami pakartotinai, sudaro modelį arba seką, kuri įveda tam tikrą organizaciją į procesą. Pavyzdžiui, mes esame veikiami daugybės vizualinių stimulų, kai žiūrime į draugo veidą. Galima įsivaizduoti daugybę ląstelių ansamblių, kurių kiekvienas apima konkretų veido aspektą (pvz., kairįjį kairės akies kampą, dešiniojo ausies apačią). Daug kartų žiūrint į draugo veidą, šie keli ląstelių ansambliai yra aktyvuojami vienu metu ir sujungiami, kad sudarytų suderintą fazių seką, kuri užsako dalis (pvz., kad neperkeltume dešiniojo ausies apačios į kairįjį kairės akies kampą). Fazių seka leidžia koordinuotai suvokti visumą prasmingai ir sąmoningai.
Neuroninės jungtys
Nepaisant to, kad Hebo idėjoms daugiau nei 60 metų, jos yra nepaprastai suderinamos su šiuolaikiniais požiūriais į tai, kaip vyksta mokymasis ir formuojasi prisiminimai. Kaip pamatysime kitame skyriuje apie vystymąsi, mes gimstame su daugybe neuroninių (sinapsinių) jungčių. Tada mūsų patirtis veikia šią sistemą. Jungtys atrenkamos arba ignoruojamos, stiprinamos arba prarandamos. Be to, jungtys gali būti pridedamos ir plėtojamos per naują patirtį (National Research Council, 2000).
Verta paminėti, kad sinapsinių jungčių formavimo ir stiprinimo procesas (mokymasis) keičia fizinę smegenų struktūrą ir keičia jos funkcinę organizaciją (National Research Council, 2000). Konkrečių užduočių mokymasis sukelia lokalizuotus pokyčius smegenų srityse, tinkamose užduočiai, ir šie pokyčiai įveda naują organizaciją į smegenis. Mes linkę manyti, kad smegenys lemia mokymąsi, bet iš tikrųjų yra abipusis ryšys dėl smegenų „neuroplastiškumo“ arba jų gebėjimo keisti savo struktūrą ir funkciją dėl patirties (Begley, 2007).
Nors smegenų tyrimai tęsiasi šia svarbia tema, turima informacija rodo, kad atmintis nesusidaro visiškai pradinio mokymosi metu. Greičiau atminties formavimas yra nuolatinis procesas, kurio metu neuroninės jungtys stabilizuojasi per tam tikrą laiką (Wolfe, 2001). Neuroninių (sinapsinių) jungčių stabilizavimo ir stiprinimo procesas yra žinomas kaip konsolidacija. Atrodo, kad hipokampas atlieka pagrindinį vaidmenį konsolidacijoje, nepaisant to, kad hipokampas nėra ta vieta, kur saugomi prisiminimai.
Kokios aplinkybės gerina konsolidaciją? Kaip išsamiai aptarta 5 skyriuje, organizavimas, kartojimas ir detalizavimas yra svarbūs, nes jie padeda įvesti struktūrą. Tyrimai rodo, kad smegenys, toli gražu nebūdamos pasyviu informacijos priėmėju ir įrašytoju, atlieka aktyvų vaidmenį saugant ir atgaunant informaciją (National Research Council, 2000).
Apibendrinant, atrodo, kad stimulai arba gaunama informacija aktyvuoja atitinkamą smegenų dalį ir yra užkoduojama kaip sinapsinės jungtys. Kartojant, šių jungčių skaičius didėja ir jos sustiprėja, o tai reiškia, kad jos vyksta automatiškiau ir geriau bendrauja viena su kita. Mokymasis keičia konkrečias smegenų sritis, susijusias su užduotimis (National Research Council, 2000). Patirtis yra labai svarbi mokymuisi, tiek patirtis iš aplinkos (pvz., vaizdiniai ir klausos stimulai), tiek iš savo protinės veiklos (pvz., mintys).
Atsižvelgiant į tai, kad smegenys įveda tam tikrą struktūrą į gaunamą informaciją, svarbu, kad ši struktūra padėtų palengvinti atmintį. Galėtume pasakyti, kad paprastos konsolidacijos ir atminties nepakanka ilgalaikiam mokymuisi garantuoti. Greičiau instrukcijos turėtų atlikti pagrindinį vaidmenį padedant įvesti pageidaujamą struktūrą į mokymąsi, ką pažymėjo Emma ir Claudia atidarymo scenarijuje.
Mokymas konsolidacijai
Tokie veiksniai kaip organizavimas, kartojimas ir detalizavimas padeda smegenims įvesti struktūrą į mokymąsi ir padeda konsoliduoti neuronines jungtis atmintyje. Mokytojai gali įtraukti šias idėjas įvairiais būdais.
Organizuotumas:
Ponia Standar mokiniai studijuoja Amerikos revoliuciją. Užuot paprašiusi jų išmokti daugybę datų, ji sukuria pagrindinių įvykių laiko juostą ir paaiškina, kaip kiekvienas įvykis lėmė vėlesnius įvykius. Taigi ji padeda studentams chronologiškai susisteminti pagrindinius įvykius susiejant juos su įvykiais, kuriuos jie padėjo sukelti.
Savo vidurinės mokyklos statistikos kurse ponia Conwell organizuoja informaciją apie normaliai paskirstytus duomenis naudodama normaliąją kreivę. Ant kreivės ji pažymi vidurkį ir standartinius nuokrypius virš ir žemiau vidurkio. Ji taip pat pažymi kreivės dalių ploto procentus, kad studentai galėtų susieti vidurkį ir standartinius nuokrypius su paskirstymo procentais. Naudoti šį vaizdinį organizatorių studentams yra prasmingiau nei rašytinė informacija, paaiškinanti šiuos punktus.
Repeticija
Pono Luongo pradinių klasių mokiniai tėvams atliks Padėkos dienos vaidinimą. Mokiniai turi išmokti savo eilutes ir judesius. Jis suskaido vaidinimą į subdalis ir kiekvieną dieną dirba su viena dalimi, tada palaipsniui sujungia dalis į ilgesnę seką. Taigi studentai daug kartoja, įskaitant kelis viso vaidinimo kartojimus.
Ponas Gomezas verčia savo devintos klasės anglų kalbos mokinius kartoti savo žodyną. Kiekvienam žodžių sąrašui mokiniai parašo žodį ir apibrėžimą, o tada parašo sakinį, naudodami tą žodį. Mokiniai taip pat kas savaitę rašo trumpus esė, kuriose bando įtraukti bent penkis šiais metais studijuotus žodžius. Šis kartojimas padeda kurti atminties tinklus su žodžių rašyba, reikšmėmis ir vartojimu.
Detalizavimas
Detalizavimas yra informacijos išplėtimo procesas, kad ji taptų prasminga. Detalizavimas gali padėti kurti atminties tinklus ir susieti juos su kitais susijusiais.
Ponas Jacksonas žino, kad studentams sunku susieti priešskaičiavimus su kitomis žiniomis. Ponas Jacksonas apklausia savo mokinius, kad nustatytų jų pomėgius ir kokius kitus kursus jie lanko. Tada jis susieja priešskaičiavimo sąvokas su šiais pomėgiais ir kursais. Pavyzdžiui, studentams, lankantiems fiziką, jis susieja judesio ir gravitacijos principus su kūgio pjūviais (pvz., parabolėmis) ir kvadratinėmis lygtimis.
Ponios Kay vidurinės mokyklos mokiniai periodiškai dirba su skyriumi, susijusiu su kritiniu mąstymu asmeninės atsakomybės klausimais. Mokiniai skaito vinjetes ir tada jas aptaria. Užuot leidusi jiems tiesiog sutikti arba nesutikti su istorijos veikėjo pasirinkimais, ji verčia juos detalizuoti atsakant į tokius klausimus kaip: Kaip šis pasirinkimas paveikė kitus žmones? Kokios galėtų būti pasekmės, jei veikėjas būtų pasirinkęs kitaip? Ką būtumėte padarę jūs ir kodėl?
Kalbos mokymasis
Daugelio smegenų struktūrų ir sinapsinių jungčių sąveika aiškiai matoma kalbos mokymosi procese, ypač skaitant. Nors šiuolaikinės technologijos leidžia tyrėjams tirti realaus laiko smegenų funkcionavimą, kai asmenys įgyja ir naudoja kalbos įgūdžius, didžioji dalis smegenų tyrimų, susijusių su kalbos įsisavinimu ir vartojimu, buvo atlikta su asmenimis, patyrusiais smegenų traumas ir patyrusiais tam tikrą kalbos praradimo laipsnį. Tokie tyrimai informuoja apie tai, kokias funkcijas paveikia tam tikrų smegenų sričių pažeidimai, tačiau šie tyrimai nenagrinėja kalbos įsisavinimo ir vartojimo vaikų besivystančiose smegenyse.
Smegenų traumų tyrimai parodė, kad kairioji smegenų žievės pusė yra svarbi skaitant, o užpakalinės (galinės) kairiojo pusrutulio žievės asociacijų sritys yra labai svarbios norint suprasti ir naudoti kalbą bei normaliai skaityti (Vellutino & Denckla, 1996). Skaitymo disfunkcijos dažnai yra kairės užpakalinės žievės pažeidimų simptomai. Paauglių ir jaunų suaugusiųjų, kuriems anksčiau buvo sunku skaityti, smegenų autopsijos parodė struktūrinių anomalijų kairiajame pusrutulyje. Skaitymo disfunkcijos taip pat kartais yra susijusios su smegenų pažeidimais priekinėse (priekinėse) skiltyse – srityje, kuri kontroliuoja kalbą, – nors įrodymai daug stipriau sieja ją su užpakalinių skilčių anomalijomis. Kadangi šie rezultatai gauti iš tyrimų su asmenimis, kurie mokėjo skaityti (įvairiais laipsniais), o vėliau prarado dalį ar visą gebėjimą, galime daryti išvadą, kad daugiausia kairiosios smegenų sritys, susijusios su kalba ir kalbėjimu, yra labai svarbios norint išlaikyti skaitymą.
Tačiau svarbu atminti, kad nėra vienos centrinės smegenų srities, susijusios su skaitymu. Greičiau įvairūs skaitymo aspektai (pvz., raidžių ir žodžių atpažinimas, sintaksė, semantika) apima daugybę lokalizuotų ir specializuotų smegenų struktūrų ir sinapsinių jungčių, kurios turi būti koordinuojamos, kad būtų sėkmingai skaitoma (Vellutino & Denckla, 1996). Toliau esančiame skyriuje nagrinėjama, kaip šios tarpusavio jungtys vystosi normaliai skaitančiuose asmenyse ir tuose, kuriems kyla skaitymo problemų. Idėja yra ta, kad koordinuotam skaitymui reikia suformuoti neuronų grupes arba neuronų grupių rinkinius, kurie sudarė sinapsines jungtis vienas su kitu (Byrnes, 2001). Atrodo, kad neuronų grupės koncepciškai yra panašios į Hebb'o ląstelių grupes ir fazių sekas.
Neurobiologinių tyrimų rezultatai rodo, kad tam tikros smegenų sritys yra susijusios su ortografiniu, fonologiniu, semantiniu ir sintaksiniu apdorojimu, reikalingu skaitymui (Byrnes, 2001). Ortografinis (pvz., raidės, simboliai) apdorojimas labai priklauso nuo pirminės regos srities. Fonologinis apdorojimas (pvz., fonemos, skiemenys) yra susijęs su viršutinėmis (viršutinėmis) smegenų skiltimis. Semantinis apdorojimas (pvz., reikšmės) yra susijęs su Broca sritimi priekinėje skiltyje ir sritimis vidurinėje (vidurinėje) smegenų skiltyje kairiajame pusrutulyje. Sintaksinis apdorojimas (pvz., sakinio struktūra) taip pat, atrodo, vyksta Broca srityje.
Anksčiau minėjome dvi pagrindines smegenų sritis, susijusias su kalba. Broca sritis atlieka svarbų vaidmenį kuriant gramatiškai taisyklingą kalbą. Wernicke sritis (esančią kairėje smegenų skiltyje žemiau šoninės vagos) yra labai svarbi tinkamai parenkant žodžius ir elokvencijai. Asmenys, turintys Wernicke srities trūkumų, gali vartoti neteisingą žodį, bet artimą reikšme (pvz., pasakyti „peilis“, kai buvo norėta „šakutė“).
Kalbai ir skaitymui reikia įvairių smegenų sričių koordinavimo. Toks koordinavimas vyksta per nervinių skaidulų pluoštus, kurie jungia kalbos sritis vieną su kita ir su kitomis smegenų žievės dalimis abiejose smegenų pusėse (Geschwind, 1998). Corpus callosum yra didžiausia tokių skaidulų kolekcija, tačiau yra ir kitų. Šių skaidulų pažeidimas arba sunaikinimas trukdo smegenų komunikacijai, reikalingai tinkamam kalbos funkcionavimui, o tai gali sukelti kalbos sutrikimą. Smegenų tyrėjai tiria, kaip veikia disfunkcijos ir kurios smegenų funkcijos tęsiasi esant pažeidimams.
Ši tema bus nagrinėjama toliau skyriuje, nes ji yra glaudžiai susijusi su smegenų vystymusi. Pedagogams svarbu žinoti, kaip vystosi smegenys, nes planuojant mokymą būtina atsižvelgti į vystymosi pokyčius, siekiant užtikrinti mokinių mokymąsi.