Ievads
Šajā sadaļā aplūkots smadzeņu apstrādes process mācību laikā, izmantojot kā atskaites punktu informācijas apstrādes modeli, kas apskatīts 5. nodaļā (skat. 5.1. attēlu). Smadzeņu apstrāde mācību laikā ir sarežģīta, un turpmākais aptver tikai galvenos elementus. Lasītājiem, kuri vēlas detalizētu informāciju par mācīšanos un atmiņu no neirofizioloģiskā viedokļa, jāskatās citi avoti (Byrnes, 2001; Jensen, 2005; Rose, 1998; Wolfe, 2001).
Informācijas apstrādes sistēma
Informācijas apstrādes sistēma ietver sensoros reģistrus, īstermiņa (ĪT) vai darba (DD) atmiņu un ilgtermiņa atmiņu (IT). Sensorie reģistri saņem ievadi un tur to sekundes daļu, pēc kuras ievade tiek atmesta vai novirzīta uz DD. Lielākā daļa sensorās ievades tiek atmesta, jo jebkurā konkrētā laikā mēs tiekam bombardēti ar vairākām sensorām ievadēm.
Iepriekš šajā nodaļā mēs redzējām, ka visa sensorā ievade (izņemot smaržas) nonāk tieši talāmā, kur vismaz daļa no tās pēc tam tiek nosūtīta uz atbilstošo smadzeņu garozas daļu apstrādei (piemēram, smadzeņu daivām, kas apstrādā atbilstošo sensoro informāciju). Bet ievade netiek nosūtīta tādā pašā formā, kādā tā tika saņemta; drīzāk tā tiek nosūtīta kā neironu “uztvere” par šo ievadi. Piemēram, dzirdes stimuls, ko saņem talāms, tiks pārveidots par neironu ekvivalentu šī stimula uztverei. Šī uztvere ir atbildīga arī par informācijas saskaņošanu ar to, kas jau ir saglabāts atmiņā, kas ir process, kas pazīstams kā modeļu atpazīšana. Tādējādi, ja vizuālais stimuls ir klases skolotājs, tad uz garozu nosūtītā uztvere atbildīs skolotāja saglabātajam attēlojumam un stimuls tiks atpazīts.
Daļa no tā, kas padara uztveri jēgpilnu, ir tas, ka smadzeņu retikulārā aktivācijas sistēma filtrē informāciju, lai izslēgtu triviālu informāciju un koncentrētos uz svarīgu materiālu (Wolfe, 2001). Šis process ir adaptīvs, jo, ja mēs mēģinātu pievērst uzmanību katrai ievadei, mēs nekad nevarētu koncentrēties uz neko. Ir vairāki faktori, kas ietekmē šo filtrēšanu. Uztvertā nozīme, piemēram, skolotāji paziņo, ka materiāls ir svarīgs (piemēram, tiks pārbaudīts), visticamāk, piesaistīs skolēnu uzmanību. Jaunums piesaista uzmanību; smadzenes mēdz koncentrēties uz ievadēm, kas ir jaunas vai atšķirīgas no tā, ko varētu gaidīt. Vēl viens faktors ir intensitāte; stimuli, kas ir skaļāki, spilgtāki vai izteiktāki, saņem vairāk uzmanības. Kustība arī palīdz koncentrēt uzmanību. Lai gan šīs uzmanības sistēmas lielākoties darbojas neapzināti, ir iespējams izmantot šīs idejas, lai palīdzētu koncentrēt skolēnu uzmanību klasē, piemēram, izmantojot spilgtus un jaunus vizuālos attēlojumus.
Skolēnu uzmanības rosināšana un uzturēšana
Kognitīvo neirozinātņu pētījumi liecina, ka dažādi vides faktori var rosināt un uzturēt cilvēku uzmanību. Šie faktori ietver nozīmi, jaunumu, intensitāti un kustību. Plānojot mācīšanu, skolotāji var noteikt veidus, kā šos faktorus iekļaut savās stundās un skolēnu aktivitātēs.
Nozīme:
Ketija Stouna māca bērniem atrast galvenās idejas rindkopās. Viņa vēlas, lai bērni koncentrētos uz galvenajām idejām un neizklaidētos ar interesantām detaļām. Bērni uzdod jautājumu: “Par ko šis stāsts galvenokārt ir?” izlasa stāstu un atkal uzdod jautājumu. Pēc tam viņi izvēlas teikumu, kas vislabāk atbild uz jautājumu. Ketija pārskata pārējos teikumus, lai parādītu, kā viņi apspriež detaļas, kas var atbalstīt galveno ideju, bet to nenorāda.
Vidējās pakāpes skolotājs apskata nodaļu par valsts vēsturi. Tekstā ir daudz detaļu, un skolotājs vēlas, lai skolēni koncentrētos uz galvenajiem notikumiem un personām, kas palīdzēja izveidot vēsturi. Pirms katras sadaļas apskates skolotājs dod skolēniem galveno terminu sarakstu, kas ietver notikumus un personas. Skolēniem jāuzraksta īss paskaidrojošs teikums par katru terminu.
Jaunums:
Piektās klases skolotājs sazinājās ar entomoloģijas profesoru vietējā universitātē, kurš ir prusaku eksperts. Skolotājs aizveda savu klasi uz viņa laboratoriju. Tur skolēni redzēja visu veidu prusakus. Profesoram bija dažādas iekārtas, kas ļāva skolēniem redzēt prusaku darbības no pirmavotiem, piemēram, cik ātri viņi var skriet un kādas lietas viņi ēd.
Vidusskolas tenisa treneris ieguva bumbiņu mašīnu, kas izsūta tenisa bumbiņas ar dažādiem ātrumiem un lokiem, kurus spēlētāji pēc tam mēģina atgriezt. Tā vietā, lai spēlētāji atkārtoti trenētos atgriezt bumbiņas, treneris izveido katru sesiju kā spēli (spēlētājs pret mašīnu) bez servēm. Ja spēlētājs var veiksmīgi atgriezt no bumbiņu mašīnas izsūtīto bumbiņu, tad spēlētājs saņem punktu; ja nē, tad punktu nopelna mašīna. Punktu skaits atbilst standarta formātam (mīlestība-15-30-40-spēle).
Intensitāte:
Daudziem pamatskolas bērniem ir grūtības ar pārgrupēšanu atņemšanā un nepareizi atņem mazāko no lielākā skaitļa katrā kolonnā. Lai palīdzētu novērst šo kļūdu, skolotājs liek skolēniem novilkt bultiņu no augšējā skaitļa uz apakšējo skaitli katrā kolonnā pirms atņemšanas. Ja skaitlis augšā ir mazāks, skolēni vispirms novelk bultiņu no augšējā skaitļa blakus kolonnā uz augšējo skaitli atņemamajā kolonnā un pēc tam veic atbilstošu pārgrupēšanu. Bultiņu izmantošana padara darbību secību izteiktāku.
Džims Māršals vēlas, lai viņa skolēni iegaumētu Getisburgas uzrunu un spētu to deklamēt ar uzsvaru galvenajās vietās. Džims demonstrē lasīšanu, vienlaikus ļoti klusi pavadot instrumentālo versiju “Republikas kaujas himna.” Kad viņš nonāk pie galvenās daļas (piemēram, “no tautas, tautas un tautas labā”), viņš izmanto ķermeņa un roku valodu un paaugstina savu intonāciju, lai uzsvērtu noteiktus vārdus.
Kustība:
Putnu un dzīvnieku pētīšana grāmatās var būt garlaicīga un neatspoguļo viņu tipiskās darbības. Pamatskolas skolotājs izmanto interneta resursus un interaktīvus video, lai parādītu putnus un dzīvniekus viņu dabiskajā vidē. Skolēni var redzēt, kādas ir viņu tipiskās darbības, kad viņi medī ēdienu un laupījumu, rūpējas par saviem mazuļiem un pārvietojas no vienas vietas uz citu.
Džīna Brauna strādā ar saviem praktikantiem pie viņu kustībām, kamēr viņi māca un strādā ar bērniem. Džīna liek katram savam studentam praktizēt stundu ar citiem studentiem. Mācot viņiem jāpārvietojas un nevis vienkārši jāstāv vai jāsēž vienā vietā klases priekšā. Ja viņi izmanto projicētus attēlus, viņiem jāattālinās no ekrāna. Pēc tam viņa māca studentiem sēdvietu darba uzraudzību vai to, kā efektīvi pārvietoties pa telpu un pārbaudīt studentu progresu, kamēr viņi individuāli vai mazās grupās ir iesaistīti uzdevumos.
Rezumējot, sensorās ievades tiek apstrādātas smadzeņu sensorās atmiņas daļās, un tās, kas tiek saglabātas pietiekami ilgi, tiek pārsūtītas uz DD. Šķiet, ka DD atrodas vairākās smadzeņu daļās, bet galvenokārt pieres daivas prefrontālajā garozā (Wolfe, 2001). Kā mēs redzēsim 5. nodaļā, informācija no DD tiek zaudēta dažu sekunžu laikā, ja vien tā netiek atkārtota vai pārsūtīta uz IT. Lai informācija tiktu saglabāta, jābūt neironu signālam to darīt; tas ir, informācija tiek uzskatīta par svarīgu un tā ir jāizmanto.
Smadzeņu daļas, kas galvenokārt iesaistītas atmiņā un informācijas apstrādē, ir garoza un mediālā deniņu daiva (Wolfe, 2001). Šķiet, ka smadzenes apstrādā un saglabā atmiņas tajās pašās struktūrās, kas sākotnēji uztver un apstrādā informāciju. Tajā pašā laikā konkrētās smadzeņu daļas, kas iesaistītas IT, atšķiras atkarībā no informācijas veida. Tiek veikta atšķirība starp deklaratīvo atmiņu (fakti, definīcijas, notikumi) un procedurālo atmiņu (procedūras, stratēģijas). Deklaratīvās un procedurālās informācijas izmantošanā ir iesaistītas dažādas smadzeņu daļas.
Ar deklaratīvo informāciju sensorie reģistri smadzeņu garozā (piemēram, vizuālā, dzirdes) saņem ievadi un pārsūta to uz hipokampu un tuvējo mediālo deniņu daivu. Ievades tiek reģistrētas gandrīz tādā pašā formātā, kādā tās parādās (piemēram, kā vizuāls vai dzirdes stimuls). Hipokamps nav galīgā uzglabāšanas vieta; tas darbojas kā ievades procesors un konveijers. Kā mēs redzēsim nākamajā sadaļā, ievades, kas notiek biežāk, veido spēcīgākus neironu savienojumus. Ar vairākām aktivācijām atmiņas veido neironu tīklus, kas kļūst stingri iegulti pieres un deniņu garozā. Tāpēc šķiet, ka IT deklaratīvajai informācijai atrodas pieres un deniņu garozā.
Liela daļa procedurālās informācijas kļūst automatizēta tā, ka procedūras var paveikt ar nelielu vai vispār bez apzinātas izpratnes (piemēram, rakstīšana, braukšana ar velosipēdu). Sākotnējā procedurālā mācīšanās ietver pieres garozu, parietālo daivu un smadzenītes, kas nodrošina, ka mēs apzināti pievēršam uzmanību kustībām vai soļiem un ka šīs kustības vai soļi ir pareizi salikti. Ar praksi šīs zonas parāda mazāku aktivitāti un vairāk iesaistās citas smadzeņu struktūras, piemēram, motora garoza (Wolfe, 2001).
Kognitīvās neirozinātnes atbalsta ideju, ka daudz ko var iemācīties, vērojot (Bandura, 1986). Pētījumi liecina, ka garozas ķēdes, kas iesaistītas darbības veikšanā, reaģē arī tad, kad mēs novērojam, kā kāds cits veic šo darbību (van Gog, Paas, Marcus, Ayres, & Sweller, 2009).
Ar nemotora procedūrām (piemēram, vārdu atkodēšana, vienkārša saskaitīšana) liela nozīme ir redzes garozai. Atkārtošana patiesībā var mainīt redzes garozas neironu struktūru. Šīs izmaiņas ļauj mums ātri atpazīt vizuālos stimulus (piemēram, vārdus, skaitļus), neapzināti neapstrādājot to nozīmi. Līdz ar to daudzi no šiem kognitīvajiem uzdevumiem kļūst rutinizēti. Apzināta informācijas apstrāde (piemēram, apstāšanās, lai padomātu par to, ko nozīmē lasīšanas fragments) prasa paplašinātu darbību citās smadzeņu daļās.
Bet ko darīt, ja ievadei nevar pievienot nekādu nozīmi? Ko darīt, ja ienākošo informāciju, lai arī uzskata par svarīgu (piemēram, skolotājs saka: “Pievērsiet uzmanību”), nevar saistīt ar neko atmiņā? Šī situācija prasa jauna atmiņas tīkla izveidi, kā apspriests tālāk.
Atmiņas tīkli
Atkārtoti prezentējot stimulus vai informāciju, neironu tīkli var nostiprināties, tādējādi nodrošinot ātru neironu reakciju. No kognitīvās neirozinātnes perspektīvas, mācīšanās ietver neironu savienojumu un tīklu (sinaptisko savienojumu) veidošanu un stiprināšanu. Šī definīcija ir diezgan līdzīga mācīšanās definīcijai pašreizējās informācijas apstrādes teorijās (piemēram, ACT-R).
Heba teorija
Process, kurā veidojas šie sinaptiskie savienojumi un tīkli, daudzus gadus ir bijis zinātnisku pētījumu objekts. Hebs (1949) formulēja neirofizioloģisku mācīšanās teoriju, kas uzsver divu garozas struktūru lomu: šūnu ansambļus un fāžu secības. Šūnu ansamblis ir struktūra, kas ietver šūnas garozā un subkortikālajos centros (Hilgard, 1956). Būtībā šūnu ansamblis ir vienkāršas asociācijas neironu ekvivalents, kas veidojas bieži atkārtotas stimulācijas rezultātā. Kad notiek konkrēta stimulācija, šūnu ansamblis tiek ierosināts. Hebs uzskatīja, ka, kad šūnu ansamblis tiek ierosināts, tas veicinās neironu reakcijas citās sistēmās, kā arī motorās reakcijas.
Kā veidojas šūnu ansambļi? Hebs varēja tikai spekulēt par to, jo viņa laikā tehnoloģija smadzeņu procesu izpētei bija ierobežota. Hebs uzskatīja, ka atkārtota stimulācija noved pie sinaptisko pogu augšanas, kas palielina kontaktu starp aksoniem un dendrītiem (Hilgard, 1956). Atkārtoti stimulējot, šūnu ansamblis tiktu aktivizēts automātiski, kas veicina neironu apstrādi.
Fāžu secība ir šūnu ansambļu sērija. Šūnu ansambļi, kas tiek stimulēti atkārtoti, veido modeli vai secību, kas uzliek zināmu organizāciju procesam. Piemēram, mēs esam pakļauti vairākiem vizuāliem stimuliem, kad mēs skatāmies uz drauga seju. Var iedomāties vairākus šūnu ansambļus, katrs no kuriem aptver konkrētu sejas aspektu (piemēram, kreisās acs kreiso stūri, labās auss apakšu). Atkārtoti skatoties drauga seju, šie vairāki šūnu ansambļi tiek vienlaikus aktivizēti un savienojas, veidojot koordinētu fāžu secību, kas sakārto daļas (piemēram, lai mēs nepārnestu labās auss apakšu uz kreisās acs kreiso stūri). Fāžu secība ļauj koordinēti visu uztvert jēgpilni un apzināti.
Neironu savienojumi
Neskatoties uz to, ka Heba idejām ir vairāk nekā 60 gadu, tās ir ievērojami saskaņotas ar mūsdienu uzskatiem par to, kā notiek mācīšanās un veidojas atmiņas. Kā mēs redzēsim nākamajā sadaļā par attīstību, mēs piedzimstam ar lielu skaitu neironu (sinaptisko) savienojumu. Mūsu pieredze pēc tam ietekmē šo sistēmu. Savienojumi tiek atlasīti vai ignorēti, stiprināti vai zaudēti. Turklāt savienojumus var pievienot un attīstīt, iegūstot jaunu pieredzi (National Research Council, 2000).
Ir vērts atzīmēt, ka sinaptisko savienojumu veidošanas un stiprināšanas process (mācīšanās) maina smadzeņu fizisko struktūru un maina to funkcionālo organizāciju (National Research Council, 2000). Konkrētu uzdevumu apguve rada lokalizētas izmaiņas smadzeņu apgabalos, kas ir piemēroti uzdevumam, un šīs izmaiņas uzliek jaunu organizāciju smadzenēm. Mēs mēdzam domāt, ka smadzenes nosaka mācīšanos, bet patiesībā pastāv savstarpēja saikne smadzeņu “neiroplastiskuma” dēļ, vai arī to spēja mainīt savu struktūru un funkcijas pieredzes rezultātā (Begley, 2007).
Lai gan smadzeņu izpēte turpinās par šo svarīgo tēmu, pieejamā informācija liecina, ka atmiņa neveidojas pilnībā sākotnējās mācīšanās laikā. Drīzāk atmiņas veidošanās ir nepārtraukts process, kurā neironu savienojumi tiek stabilizēti noteiktā laika periodā (Wolfe, 2001). Neironu (sinaptisko) savienojumu stabilizēšanas un stiprināšanas process ir pazīstams kā konsolidācija. Hipokamps, šķiet, spēlē galveno lomu konsolidācijā, neskatoties uz to, ka hipokamps nav vieta, kur tiek glabātas atmiņas.
Kādi faktori uzlabo konsolidāciju? Kā sīkāk apspriests 5. nodaļā, organizācija, atkārtošana un izstrāde ir svarīgas, jo tās palīdz uzspiest struktūru. Pētījumi rāda, ka smadzenes, nebūt nepasīvs informācijas uztvērējs un ierakstītājs, aktīvi piedalās informācijas glabāšanā un izgūšanā (National Research Council, 2000).
Rezumējot, šķiet, ka stimuli vai ienākošā informācija aktivizē atbilstošo smadzeņu daļu un tiek kodēta kā sinaptiskie savienojumi. Atkārtojot, šo savienojumu skaits palielinās un tie kļūst stiprāki, kas nozīmē, ka tie notiek automātiskāk un labāk sazinās viens ar otru. Mācīšanās maina konkrētus smadzeņu reģionus, kas ir iesaistīti uzdevumos (National Research Council, 2000). Pieredze ir būtiska mācībām, gan pieredze no vides (piemēram, vizuālie un dzirdes stimuli), gan no paša garīgām darbībām (piemēram, domām).
Ņemot vērā, ka smadzenes uzliek zināmu struktūru ienākošajai informācijai, ir svarīgi, lai šī struktūra palīdzētu atvieglot atmiņu. Mēs varētu teikt, ka vienkārša konsolidācija un atmiņa nav pietiekamas, lai garantētu ilgtermiņa mācīšanos. Drīzāk instrukcijām vajadzētu būt galvenajai lomai, palīdzot uzspiest vēlamo struktūru mācībām, uz ko norādīja Emma un Klaudija ievada scenārijā.
Mācīšana konsolidācijai
Faktori, piemēram, organizācija, atkārtošana un izstrāde, palīdz smadzenēm uzspiest struktūru mācībām un palīdz neironu savienojumu konsolidācijai atmiņā. Skolotāji var iekļaut šīs idejas dažādos veidos.
Organizācija:
Ms. Standaras studenti mācās Amerikas revolūciju. Tā vietā, lai lūgtu viņiem iemācīties daudzus datumus, viņa izveido galveno notikumu laika līniju un paskaidro, kā katrs notikums noveda pie turpmākiem notikumiem. Tādējādi viņa palīdz studentiem hronoloģiski organizēt galvenos notikumus, saistot tos ar notikumiem, kurus viņi palīdzēja izraisīt.
Savā vidusskolas statistikas kursā Ms. Konvela organizē informāciju par normāli sadalītiem datiem, izmantojot normālo līkni. Uz līknes viņa iezīmē vidējo vērtību un standarta novirzes virs un zem vidējās vērtības. Viņa arī iezīmē laukuma procentuālās daļas zem līknes daļām, lai studenti varētu saistīt vidējo vērtību un standarta novirzes ar sadalījuma procentuālajām daļām. Šī vizuālā organizatora izmantošana ir nozīmīgāka studentiem nekā rakstiska informācija, kas izskaidro šos punktus.
Atkārtošana
Mr. Luongo sākumskolas skolēni vecākiem rādīs Pateicības dienas izrādi. Studentiem jāiemācās savas replikas un arī kustības. Viņš sadala izrādi apakšdaļās un katru dienu strādā pie vienas daļas, pēc tam pakāpeniski apvieno daļas garākā secībā. Tādējādi studenti saņem daudz atkārtojumu, ieskaitot vairākus visas izrādes atkārtojumus.
Mr. Gomezs liek saviem devītās klases angļu valodas skolēniem atkārtot savus vārdu krājuma vārdus. Katram vārdu sarakstam studenti raksta vārdu un definīciju, un pēc tam raksta teikumu, izmantojot vārdu. Studenti arī katru nedēļu raksta īsas esejas, kurās viņi mēģina iekļaut vismaz piecus šogad apgūtos vārdu krājuma vārdus. Šī atkārtošana palīdz veidot atmiņas tīklus ar vārdu pareizrakstību, nozīmi un lietojumu.
Izstrāde
Izstrāde ir process, kurā informācija tiek paplašināta, lai padarītu to jēgpilnu. Izstrāde var palīdzēt veidot atmiņas tīklus un saistīt tos ar citiem atbilstošiem.
Mr. Džeksons zina, ka studentiem ir grūti saistīt pirmskalkulu ar citām zināšanām. Mr. Džeksons aptaujā savus studentus, lai noteiktu viņu intereses un to, kādus citus kursus viņi apgūst. Pēc tam viņš saista pirmskalkula jēdzienus ar šīm interesēm un kursiem. Piemēram, studentiem, kuri apgūst fiziku, viņš saista kustības un gravitācijas principus ar konusu šķēlumiem (piemēram, parabolām) un kvadrātvienādojumiem.
Ms. Kejas vidusskolas studenti periodiski strādā pie vienības, kas ietver kritisku domāšanu par personīgās atbildības jautājumiem. Studenti lasa vinjetes un pēc tam tās apspriež. Tā vietā, lai ļautu viņiem vienkārši piekrist vai nepiekrist stāsta varoņa izvēlei, viņa liek viņiem izstrādāt, atbildot uz tādiem jautājumiem kā: Kā šī izvēle ietekmēja citus cilvēkus? Kādas varēja būt sekas, ja varonis būtu izdarījis citu izvēli? Ko jūs būtu darījis un kāpēc?
Valodu apguve
Vairāku smadzeņu struktūru un sinaptisko savienojumu mijiedarbība ir skaidri redzama valodu apguvē un jo īpaši lasīšanā. Lai gan mūsdienu tehnoloģijas ļauj pētniekiem izpētīt smadzeņu darbību reālā laikā, indivīdiem apgūstot un lietojot valodu prasmes, liela daļa smadzeņu pētījumu par valodas apguvi un lietošanu ir veikta ar personām, kuras ir cietušas smadzeņu traumas un piedzīvojušas zināmu valodas zuduma pakāpi. Šādi pētījumi sniedz informāciju par to, kuras funkcijas tiek ietekmētas, traumējot noteiktus smadzeņu apgabalus, bet šie pētījumi neattiecas uz valodas apguvi un lietošanu bērnu attīstības smadzenēs.
Smadzeņu traumu pētījumi ir parādījuši, ka smadzeņu garozas kreisā puse ir būtiska lasīšanai un ka kreisās puslodes mugurējās (aizmugurējās) garozas asociācijas zonas ir kritiskas valodas sapratnei un lietošanai, kā arī normālai lasīšanai (Vellutino & Denckla, 1996). Lasīšanas disfunkcijas bieži ir kreisās mugurējās garozas bojājumu simptomi. Pusaudžu un jauniešu smadzeņu autopsijas ar lasīšanas grūtībām anamnēzē ir parādījušas strukturālas patoloģijas kreisajā puslodē. Lasīšanas disfunkcijas dažreiz ir saistītas arī ar smadzeņu bojājumiem priekšējos (pieres) daivos—zonā, kas kontrolē runu—lai gan pierādījumi daudz spēcīgāk to saista ar mugurējās daivas patoloģijām. Tā kā šie rezultāti iegūti no pētījumiem ar personām, kuras zināja, kā lasīt (dažādās pakāpēs), un pēc tam zaudēja daļu vai visu šo spēju, mēs varam secināt, ka galvenokārt kreisās puses smadzeņu zonas, kas saistītas ar valodu un runu, ir būtiskas lasīšanas uzturēšanai.
Tomēr ir svarīgi atcerēties, ka nav nevienas centrālās smadzeņu zonas, kas būtu iesaistīta lasīšanā. Drīzāk dažādi lasīšanas aspekti (piemēram, burtu un vārdu identificēšana, sintakse, semantika) ietver daudzas lokalizētas un specializētas smadzeņu struktūras un sinaptiskos savienojumus, kas ir jāsaskaņo, lai veiksmīgi lasītu (Vellutino & Denckla, 1996). Nākamajā sadaļā ir aplūkots, kā šie savstarpējie savienojumi, šķiet, attīstās normāliem lasītājiem un tiem, kuriem ir lasīšanas problēmas. Ideja ir tāda, ka koordinētai lasīšanai ir nepieciešama neironu ansambļu vai neironu grupu kolekciju izveide, kas ir izveidojušas sinaptiskos savienojumus viena ar otru (Byrnes, 2001). Neironu ansambļi šķiet konceptuāli līdzīgi Heba šūnu ansambļiem un fāžu sekvencēm.
Neirozinātnes pētījumu rezultāti liecina, ka noteikti smadzeņu reģioni ir saistīti ar ortogrāfisko, fonoloģisko, semantisko un sintaktisko apstrādi, kas nepieciešama lasīšanai (Byrnes, 2001). Ortogrāfiskā (piemēram, burti, rakstzīmes) apstrāde lielā mērā ir atkarīga no primārās redzes zonas. Fonoloģiskā apstrāde (piemēram, fonēmas, zilbes) ir saistīta ar augšējiem (augšējiem) deniņu daiviņām. Semantiskā apstrāde (piemēram, nozīmes) ir saistīta ar Broka zonu pieres daivā un zonām kreisās puslodes mediālajā (vidējā) deniņu daivā. Sintaktiskā apstrāde (piemēram, teikuma struktūra) arī, šķiet, notiek Broka zonā.
Iepriekš atzīmējām divas galvenās smadzeņu zonas, kas iesaistītas valodā. Broka zona spēlē nozīmīgu lomu gramatiski pareizas runas veidošanā. Verņickes zona (kas atrodas kreisajā deniņu daivā zem sānu rievas) ir būtiska pareizai vārdu izvēlei un elokvencei. Personas ar trūkumiem Verņickes zonā var izmantot nepareizu vārdu, bet tādu, kas ir tuvs nozīmei (piemēram, saka “knife”, kad bija paredzēts “fork”).
Valodai un lasīšanai ir nepieciešama dažādu smadzeņu zonu koordinācija. Šāda koordinācija notiek caur nervu šķiedru saišķiem, kas savieno valodas zonas vienu ar otru un ar citām smadzeņu garozas daļām abās smadzeņu pusēs (Geschwind, 1998). Corpus callosum ir lielākā šādu šķiedru kolekcija, bet ir arī citas. Šo šķiedru bojājumi vai iznīcināšana novērš saziņu smadzenēs, kas nepieciešama pareizai valodas darbībai, kas var izraisīt valodas traucējumus. Smadzeņu pētnieki pēta, kā darbojas disfunkcijas un kuras smadzeņu funkcijas turpinās bojājumu klātbūtnē.
Šī tēma ir sīkāk aplūkota nākamajā sadaļā, jo tā ir cieši saistīta ar smadzeņu attīstību. Pedagogiem ir svarīgi zināt, kā attīstās smadzenes, jo plānojot mācības, jāņem vērā attīstības izmaiņas, lai nodrošinātu skolēnu mācīšanos.