Jak książki, które czytamy, zmieniają nasz mózg?

Mówiąc, że coś zmienia mózg, mamy na myśli dwa sposoby, w jakie zmiana może się objawiać. Pierwszym z nich jest zmiana o charakterze przejściowym. Większość eksperymentów psychologicznych opiera się na tym zjawisku. Przejściowe zmiany są stosunkowo łatwe do wykrycia. Definiowane są warunki kontrolne, a następnie badanemu dostarczany jest bodziec, który ma wywołać określoną reakcję. Badający zakłada, że gdy bodziec zniknie, reakcja powróci do stanu wyjściowego.

Reakcją może być cokolwiek mierzalnego. Przykładowo, mogłoby to być naciśnięcie klawisza na klawiaturze lub reakcja fizjologiczna, np. zmiana rytmu pracy serca, zmiana przewodnictwa skóry lub reakcja mózgu mierzona za pomocą fMRI (funkcjonalnego rezonansu magnetycznego). Tego typu eksperymenty są wysoce efektywne. Próby można powtarzać w kółko, aż badacz uzyska wystarczającą ilość danych do analizy.

Drugi rodzaj zmian to zmiany długotrwałe, ale są one trudniejsze do zmierzenia. Dla mózgu, przejściowe zmiany reprezentują efemeryczne modyfikacje, a większość neurobiologów interpretuje je raczej w kategoriach chwilowego przetwarzania informacji niż trwałej zmiany. Na przykład kora wzrokowa reaguje na zmiany w polu widzenia, ale zmiany te nie są uważane za trwałe. Gdy bodziec znika, znika też reakcja mózgu. Jednak, jeśli chodzi o ślad kulturowy w postaci literatury, naprawdę chcielibyśmy wiedzieć, czy istnieje jakaś trwała zmiana w strukturze mózgu. Wymaga to innego rodzaju pomiaru.

Ogólną zasadą funkcjonowania systemów biologicznych jest adaptacja. Układ wzrokowy, na przykład, dostosowuje się do zmian w ogólnym natężeniu światła. Prawie nie zdajemy sobie sprawy z różnic w poziomie jasności między miejscem na zewnątrz w południowym słońcu, a wnętrzem oświetlonym białą żarówką. Adaptacja znacznie utrudnia wykrywanie wszelkich zmian w mózgu. W dużej mierze właśnie z tego powodu nie wykonano zbyt wielu badań nad tym, jak czytelnictwo wpływa na mózg.

Nowe metody neuroobrazowania pojawiły się w 2011 roku. Miały one mierzyć stabilne wzorce aktywności w mózgu. Wcześniej za pomocą fMRI mogliśmy mierzyć jedynie przejściowe zmiany w skali sekund. Alternatywne rozwiązanie - obrazowanie strukturalne - bardziej przypominało ujęcie anatomii mózgu, ale nawet ono nie było wystarczająco szczegółowe, by uchwycić zmiany, które, jak sądzono, zachodzą w wyniku immersyjnego doświadczenia. Jak już wcześniej zauważyłem, nawet mózg mordercy nie wykazywał oczywistych nieprawidłowości.

Nową metodą okazała się odmiana fMRI zwana fMRI w stanie spoczynku (ang. resting-state fMRI, rs-fMRI). Pomysł polegał na tym, aby osoba podczas tomografu była przytomna, ale nie wykonywała żadnych czynności. Jeśli w sposób ciągły skanujesz mózg osoby w stanie spoczynku za pomocą fMRI przez okres około dziesięciu minut, zaczynają pojawiać się pewne schematy. Mózg wykazuje skoordynowaną aktywność w różnych regionach, gdzie mierzone sygnały wahają się konsekwentnie w górę i w dół. Są one nazywane sieciami stanu spoczynku lub czasami sieciami trybu domyślnego, ponieważ reprezentują domyślny tryb aktywności, gdy badana jednostka nie podejmuje żadnych działań.

Neurobiolodzy nadal debatują nad funkcjonalnym znaczeniem sieci stanu spoczynku. Istnieje możliwość, że aktywność ta jest po prostu szumem mózgu, porównywalnym do brzęczenia w ulu. Ta aktywność nie ma żadnego znaczenia funkcjonalnego poza tym, że neurony, podobnie jak pszczoły robotnice, w spokoju zajmują się swoimi sprawami, utrzymując mózg i ciało przy życiu. Kolejna, interesująca możliwość sugeruje, że sieci stanu spoczynku reprezentują strukturę anatomiczną snu na jawie. Zwolennicy teorii ula wskazują, że sieci są aktywne nawet w trakcie sedacji, gdy spontaniczna zdolność poznawcza jest osłabiona. Jednak każdy, kto był poddany sedacji - podczas zabiegu dentystycznego, czy kolonoskopii - wie, że to nie to samo, co pełna narkoza.

Stan spoczynku jest nieco błędnym określeniem, ponieważ sieci mogą być zakłócane przez inne czynności. W jednym z eksperymentów studenci byli poddawani badaniu przed i dziewięćdziesiąt dni po nauce do standaryzowanego testu wstępnego na studia prawnicze (LSAT). Stwierdzono, że połączenia w obrębie spoczynkowej sieci czołowo-ciemieniowej były silniejsze po nauce, a naukowcy doszli do wniosku, że intensywne powtórki z zakresu pytań logicznych wzmocnił te wzorce. Możliwe, że studenci myśleli o LSAT podczas tomografu. Co bardziej prawdopodobne, czynność uczenia się, zwłaszcza że miała miejsce wielokrotnie w ciągu kolejnych dni i tygodni, spowodowała fizyczną zmianę w samym mózgu, a zmiany te utrzymywały się w spokojnych fazach odpoczynku.

Jeśli nauka do LSAT może powodować zauważalne zmiany w stanie spoczynku mózgu, to co z czytaniem książek? Zacząłem się zastanawiać, czy możemy zarejestrować przełomowe doświadczenie czytelnicze, takie jak to, które Stephen King przypisał "Władcy much". To pytanie leżało u podstaw eksperymentu, który przeprowadziłem w 2011 roku.

Początkową decyzją, jaką musieliśmy podjąć, było: Którą książkę wybrać? Każdego dnia przez długie tygodnie członkowie mojego zespołu zbierali się wokół głównego stołu w laboratorium. Osoby na studiach licencjackich, magisterskich, specjaliści ds. badań i inni wykładowcy zgłaszali pomysły na swoje ulubione książki, które zmieniły ich życie. Jedna osoba zafascynowana była poezją, ale nikt inny nie miał takich upodobań, podobnie jak nasza potencjalna pula ochotników, których oczekiwaliśmy wśród młodych studentów.

"Harry Potter" był oczywiście w centrum zainteresowania, a "Harry Potter i Insygnia Śmierci" okazał się najbardziej wyczekiwanym filmem tego lata. Musieliśmy jednak założyć, że większość naszych ochotników już doskonale tę książkę zna, więc to nie wchodziło w grę. Debatowaliśmy nad tak zwanymi klasykami, ale tutaj również musieliśmy założyć, że każdy student z Emory miał styczność z co najmniej kilkoma z nich. To wykluczyło moich faworytów: "Odyseję", "Zbrodnię i karę", "Moby-Dicka". Zapomnijmy też o "Diunie" czy "Fundacji". Były kompletnie przestarzałe.

Chociaż każdy z nas miał swoją ulubioną powieść, nie mogliśmy zgodzić się co do tego, które dzieło fikcji miałoby wpływ na mózg studenta drugiego roku. Niektórzy opowiadali się za literaturą faktu, ponieważ przedstawiała ona rzeczywiste wydarzenia, ale pomysł ten został odrzucony, gdy nikt nie mógł wymyślić książki, która zmieniła ich światopogląd jako nastolatka. Ostatecznie zdecydowaliśmy się na fikcję historyczną, gatunek fabularny oparty na prawdziwych wydarzeniach, ale opowiedziany z talentem narracyjnym, który sprawił, że historia stała się dynamiczna.

Wybraliśmy książkę "Pompeje" Roberta Harrisa z 2003 roku. Pamiętałem, jak bardzo mi się podobała, kiedy się ukazała. Jednak ponieważ została opublikowana osiem lat wcześniej, nikt w laboratorium o niej nie słyszał. Wszyscy znali zarys historii: Wezuwiusz wybuchł i zrzucił gorący popiół na rzymskie miasto Pompeje, grzebiąc jego mieszkańców. Harris ożywia tę historię, śledząc losy fikcyjnego inżyniera, Marcusa Attiliusa. Jest tam miłość, seks, śmierć i tragedia. Czy ta książka wywrze trwałe wrażenie na mózgu młodego dorosłego? Liczyliśmy, że się tego dowiemy.

W naszym eksperymencie postanowiliśmy zbadać wpływ "Pompei" na grupę młodych dorosłych. Osoby te byłyby nastolatkami między pierwszą, a drugą klasą szkoły średniej, w wieku około osiemnastu lub dziewiętnastu lat. W tym wieku większość ludzi stara się zdefiniować swoją osobistą tożsamość. Kwestie rasy, płci, klasy, celu i oczywiście związków ciążą na umyśle młodego dorosłego. Nie spodziewałem się, że Pompeje odmienią życie uczestników, ale miałem nadzieję, że przynajmniej będą na tyle wpływowe, by spowodować trwałe zmiany w ich mózgach. Miałem nadzieję, że utożsamią się z bohaterem tej historii i jego walką o uratowanie kobiety, którą kochał, przed pogrzebaniem pod gorącym popiołem.

Aby upewnić się, że uczestnicy rzeczywiście przeczytali materiał, przyjęliśmy podwójną strategię. Po pierwsze, musieli oni przeczytać fizyczny egzemplarz książki. Pomimo tego, że e-czytniki właśnie zyskały na popularności, nie chcieliśmy, aby ludzie opuszczali niektóre strony, więc zaopatrzaliśmy każdego badanego w fizyczny egzemplarz. Później podzieliliśmy każdą książkę na dziewięć części. Uczestnicy otrzymywali po jednym fragmencie każdego dnia w trakcie trwania eksperymentu. Po drugie, aby upewnić się, że nasi ochotnicy rzeczywiście czytają materiał, codziennie przed otrzymaniem kolejnego pakietu rozwiązywali krótki test.

Plan skanowania mózgu zakładał, że każdy uczestnik będzie przychodził do centrum MRI każdego ranka przez dziewiętnaście kolejnych dni (w tym weekendy), gdzie zostanie poddany rezonansowi fMRI w stanie spoczynku. Badanie miało trwać około siedmiu i pół minuty. Uczestnicy nie musieli robić nic poza spoczywaniem w ciszy z zamkniętymi oczami. Następnie uczestnicy rozwiązywali test. Aby ocenić ich zaangażowanie w badaniu, poprosiliśmy ich również o ocenę stopnia pobudzenia podczas czytania. Przez pierwsze pięć dni badań rezonansem nie przypisywano im żadnych materiałów, które posłużyłoby jako punkt odniesienia - w tym codziennej lektury, którą jak do tej pory czytali. Następne dziewięć dni miały być dniami przeznaczonymi na czytanie, po których następowało kolejne pięć dni bez czytania, abyśmy mogli sprawdzić, czy jakiekolwiek zmiany utrzymywały się poza okresem aktywnego czytania.

Był to najbardziej skomplikowany eksperyment, jaki kiedykolwiek przeprowadziłem. Logistyka przekonania dwudziestu ochotników do przychodzenia codziennie o tej samej porze, bez przerwy, przez prawie dwadzieścia dni, a dodatkowo do przeczytania całej książki, była zniechęcająca. Jako zachętę zaoferowaliśmy wynagrodzenie w wysokości 400 dolarów. Był jednak pewien haczyk: potrącaliśmy 100 dolarów za każdą opuszczoną sesję. Przeprowadziliśmy również wstępną weryfikację ochotników pod kątem ich zaangażowania w czytanie, zadając proste pytanie: "Jaką książkę przeczytałeś ostatnio dla przyjemności?". Studenci w trakcie roku akademickiego zazwyczaj czytali materiały na zajęcia, a chcieliśmy, by w badaniu wzięły udział tylko osoby, które znajdowały czas na czytanie dla przyjemności. Aby zostać przyjętym do badania, uczeń musiał przeczytać co najmniej jedną książkę dla przyjemności w poprzednim roku akademickim.

Ostatecznie w całym eksperymencie wzięło udział dziewiętnastu uczestników (jedenaście kobiet i ośmiu mężczyzn). Zanim przeszliśmy do wyników rezonansu, musieliśmy odpowiedzieć na pytanie, czy książka wywarła jakikolwiek wpływ. Czy studenci identyfikowali się z Attiliusem czy Corelią - kobietą, którą kochał? Czy uznali historię za interesującą, czy były to dla nich tylko informacje historyczne bez żadnego emocjonalnego wydźwięku? Jedna poszlaka pochodziła z pytania o emocje, które zadawaliśmy każdego dnia. Pytanie różniło się nieznacznie w zależności od materiału na dany dzień, ale brzmiało następująco: "W skali od 1 do 4, jak bardzo byłeś poruszony tą lekturą?".

Uczestnicy przechodzili badania fMRI w stanie spoczynku przez dziewiętnaście kolejnych dni. W wieczory poprzedzające centralne dziewięć dni badań uczestnicy czytali również fragment powieści "Pompeje". Ocena poziomu emocji z każdym fragmentem wykazywała tendencję wzrostową w kierunku punktu kulminacyjnego powieści.

Średnia wartość pobudzenia podniosła się nieco ponad punktem środkowym całej skali, ale zaczęła rosnąć w dniu piątym, po wielkiej rzymskiej uczcie i orgii. Podekscytowanie rosło aż do erupcji Wezuwiusza w dniu siódmym. Po krótkim wytchnieniu nastąpił punkt kulminacyjny w ostatnim dniu, gdy Attyliusz i jego ukochana zostali pogrzebani w popiołach wraz ze wszystkimi innymi uwięzionymi w Pompejach. Krzywa łudząco przypominała motyw "od zera do milionera". Tu jednak, skoro wszyscy umierają, historia bardziej przypomina odwrotny schemat. Chociaż krzywe te są ze sobą powiązane, nasze pytanie nie dotyczyło tego, czy emocje badanych były dobre czy złe. Krzywa pobudzenia mówiła nam co najwyżej, że materiał miał jakiś mierzalny wpływ. Gdyby była płaska, martwiłbym się, że studenci nie zwrócili uwagi lub nie związali się z lekturą.

Mając pewność, że książka spowodowała przynajmniej krótkotrwałą zmianę w subiektywnych odczuciach, przeanalizowaliśmy aktywność każdej osoby w stanie spoczynku przez dziewiętnaście dni, aby określić, w których obszarach mózgu wystąpiły te zmiany. Biorąc pod uwagę, jak bardzo uczniowie byli zaangażowani, spodziewałem się zmian w obszarach mózgu odpowiedzialnych za emocje. Ale tego nie udało nam się stwierdzić. Zamiast tego znaleźliśmy sieć regionów zorganizowanych we wzór zwany modelem piasty i szprych, z piastą skupioną w obszarze lewego płata skroniowego zwanego zakrętem kątowym. Region ten jest znany jako szczególnie zaangażowany w rozumienie języka. Ta zmiana w łączności reprezentowała efekt następczy właściwego czytania, podobny do tego, jaki odczuwa mięsień dzień po ćwiczeniach.

Interpretacja ta staje się jaśniejsza w kontekście predyktywnych funkcji mózgu. Jak wspomniałem wcześniej, mózg nigdy tak naprawdę nie jest w stanie spoczynku, a domyślne połączenia można uznać za zestaw mechanizmów, które dynamicznie zmieniają się między sobą, gdy umysł zwraca się do wewnątrz, przetwarzając ostatnie wydarzenia. W przypadku naszego eksperymentu ostatnie wydarzenia miały miejsce w powieści, a zmiany w łączności mózgu odzwierciedlały ich włączenie do mózgu i osobistej narracji każdego z badanych. Zmiany w płacie skroniowym były obecne tylko podczas dni przeznaczonych na czytanie. Po zakończeniu powieści wzorzec łączności powrócił do poprzedniej konfiguracji.

Aby sprawdzić, czy powieść spowodowała długotrwałe zmiany, szukaliśmy również innego wzorca: takiego, który pojawił się wraz z rozpoczęciem czytania, a następnie utrzymywał się po zakończeniu powieści. Tylko jedna sieć wykazała ten wzorzec: obszar sensoryczno-motoryczny. To zaskakujące odkrycie, ponieważ nie spodziewałem się, że będą to regiony emocjonalne. Obszar czuciowo-ruchowy zajmuje pasmo fałd wzdłuż bruzdy środkowej, gdzie impulsy czuciowe docierają do kory mózgowej, a impulsy ruchowe ją opuszczają. Dlaczego więc powieść miałaby zmienić strukturę aktywności w tym miejscu?

Istnieje prawdopodobieństwo, że czytanie powieści wywołało aktywność neuronów związaną z doznaniami cielesnymi i że te ślady aktywności zostały przeniesione do badania stanu spoczynku. Pompeje to w rzeczywistości książka emocjonalna. Opisy rzymskich uczt i orgii oraz deszczu roztopionego popiołu na mieszkańców miasta, mogą wywołać ciarki na skórze. Wyjaśnienie to pasuje do teorii ucieleśnionego języka, która mówi, że obszary mózgu odpowiedzialne za wytwarzanie działania są również wykorzystywane do reprezentowania działania w umyśle.

Innymi słowy, kiedy czytasz o kimś, kto uprawia konkretny sport, twój mózg rozwija swoją wersję tej aktywności, a następnie używa kory czuciowo-ruchowej, aby to odtworzyć. Podobne wyniki zaobserwowano po stronie sensorycznej. W innym badaniu obrazowym uczestnicy czytali metafory dotykowe, w tym wyrażenia takie jak: gorąca głowa, nieugięta postawa, waga ma znaczenie i szorstki język. Prosta czynność czytania tych fraz była związana z aktywnością w obszarze sensorycznym, co sugeruje, że wrażenia dotykowe angażują te same obszary, których używamy do fizycznego odczuwania rzeczywistości.

Literatura przenosi czytelnika do świata stworzonego przez pisarza. W wielu powieściach czytelnik czuje się, jakby egzystował w ciele bohatera. Wyjaśniałoby to zmiany, które zaobserwowaliśmy w sieci sensomotorycznej podczas dni przeznaczonych na czytanie. Znamienne jest jednak to, że zmiany te utrzymywały się również po zakończeniu lektury. Eksperyment zakończył się pięć dni po zakończeniu czytania, więc niestety nie wiemy, jak długo mogły utrzymywać się te zmiany.

Niemniej jednak, zmiany sensoryczno-motoryczne rezonują z subiektywnym odczuciem tego, jak książka zmienia człowieka. Myśląc o książkach, które zmieniły moje życie - "Fundacja", "Diuna", a później "Nauki Don Juana" i "The Monkey Wrench Gang" - nie pamiętam zbyt wielu szczegółów dotyczących fabuły. Za to doskonale pamiętam postacie - Hariego Seldona i Muła, Paula Atrydę, Don Juana, Doca Sarvisa. Z perspektywy czasu musiałem być oczarowany ich ikonoklazmem, gdy kręcili nosem na konwencjonalne normy społeczne i wyruszyli w swoją własną podróż. Wszyscy oni stali się częścią mojej tożsamości, a przynajmniej tego, kim myślę, że jestem.