Станислас Деан - Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока

Влияние образования еще более очевидно в математике 155. Мы обнаружили это, изучая амазонских индейцев, которые никогда не учились в школе. Во-первых, многие из них не знают, как точно подсчитать количество предметов. Некоторые их языки даже не включают систему счета: у них есть либо несколько слов для «мало» и «много» (как в языке пирахан), либо смутные слова для чисел от одного до пяти (как в языке мундуруку). Если они вообще обучаются считать, например, используя испанские или португальские цифровые слова (как цимане), то делают это с огромной задержкой по сравнению с западными детьми 156. Во-вторых, неграмотные индейцы обладают лишь зачатками математической интуиции: они различают основные геометрические формы, понимают организацию пространства, могут перемещаться по прямой линии, воспринимают различия между величинами, такими как тридцать и пятьдесят, и знают, что числа можно упорядочить слева направо. Все эти умения приобретены нами в ходе эволюции и есть не только у человека, но и у самых разных животных: воронов, макак, только что вылупившихся цыплят. Образование позволяет существенно развить эти первоначальные навыки. Например, амазонские индейцы, похоже, не понимают, что два любых последовательных числа разделяет один и тот же интервал: +1. Обучение счету и базовым арифметическим действиям переворачивает наши представления о числовой прямой: мы обнаруживаем, что каждое число n имеет последователя n + 1 . В конце концов мы понимаем, что все последовательные числа равноудалены друг от друга и образуют линейную шкалу. Очень маленькие дети и необразованные взрослые считают эту прямую сжатой, поскольку большие числа кажутся ближе друг к другу, чем маленькие 157. Если бы человек обладал только приблизительным чувством числа, как другие животные, мы бы никогда не смогли отличить одиннадцать от двенадцати. Точностью нашего чувства числа мы обязаны образованию – и на этом символическом фундаменте зиждется вся математика.

Каким же образом школе удается произвести настоящую революцию в наших умственных способностях и превратить нас в приматов, которые читают Набокова, Стейнбека, Эйнштейна или Гротендика? Как мы уже видели, все, чему мы учимся, вызывает модификацию уже существующих нейронных связей, которые в значительной степени организованы при рождении, но сохраняют способность меняться в масштабе нескольких миллиметров. Таким образом, все многообразие человеческой культуры должно укладываться в рамки ограничений, налагаемых нашей нейронной природой.

Чтобы разрешить этот парадокс, я сформулировал гипотезу нейронного рециклинга 158. Идея проста: хотя синаптическая пластичность делает мозг податливым – особенно у человека, чье детство длится пятнадцать или двадцать лет, – наши нейронные связи остаются подверженными сильным анатомическим ограничениям, приобретенным в ходе эволюции. По этой причине каждый новый культурный объект, который мы изобретаем – скажем, алфавит или арабские цифры, – должен найти свою «нейрональную нишу»: набор связей, первоначальная функция которых достаточно близка к их новой культурной роли, но вместе с тем достаточно гибка, чтобы к ней приспособиться. Любое культурное приобретение опирается на перепрофилирование уже существующей нейронной архитектуры, свойства которой оно использует. Таким образом, образование должно вписываться в естественные границы наших нейронных сетей. Это возможно благодаря двум факторам: их разнообразию и длительному периоду нейропластичности, характерному для нашего вида.

Согласно данной гипотезе, самообучение означает рециклирование (повторное использование) уже существующих нейронных сетей. За тысячелетия мы научились делать что-то новое из чего-то старого. Все, чему мы учимся в школе, переориентирует уже существующие нейронные связи в новом направлении. Чтобы читать или вычислять, дети перепрофилируют сети нейронов, которые первоначально развились для других задач, но благодаря пластичности могут адаптироваться к новой культурной функции.

Почему я придумал этот странный термин – «нейронный рециклинг»? Потому что соответствующее французское слово recyclage сочетает в себе две идеи, идеально характеризующие происходящее в нашем мозге: вторичное использование некоего материала с уникальными свойствами и переориентацию на новую специальность.

● Рециклировать материал – значит дать ему вторую жизнь путем повторного включения в новый производственный цикл. Такое повторное использование, однако, ограниченно: из переработанной бумаги автомобиль не получится! Любой материал обладает внутренними качествами, которые делают его более или менее пригодным для других целей. Точно так же каждый участок коры – в силу своих молекулярных свойств, локальной организации и дальних связей – обладает уникальными характеристиками с самого рождения. Содержание научения должно соответствовать этим материальным ограничениям.

● Во французском языке слово recyclage также означает освоение новой специальности или повышение квалификации, позволяющие человеку приспособиться к неожиданным изменениям в карьере. Именно это происходит с нашей корой, когда мы учимся читать или считать. Образование наделяет нашу кору новыми функциями, выходящими за рамки типичных способностей мозга приматов.

С помощью гипотезы нейронного рециклинга я хотел провести четкую грань между быстрым усвоением нового культурного навыка и многими другими ситуациями, когда биология в ходе медленного эволюционного процесса создает что-то новое из чего-то старого. На самом деле, в дарвиновском процессе эволюции путем естественного отбора повторное использование старых материалов – обычное явление. Генетическая рекомбинация может усовершенствовать древние органы и превратить их в элегантные, инновационные машины. Птичьи перья? Старые терморегуляторы, переделанные в аэродинамические щитки. Лапы рептилий и млекопитающих? Допотопные плавники. Эволюция ведет себя как ремесленник-самоучка, утверждает лауреат Нобелевской премии французский биолог Франсуа Жакоб (1920–2013): в ее мастерской легкие трансформируются в органы для плавания, челюсть рептилии становится внутренним ухом, а оскал голодных хищников превращается в загадочную улыбку Моны Лизы.

Мозг не исключение. Система, отвечающая за речь, например, могла появиться в процессе гоминизации за счет дублирования и перепрофилирования уже существовавших корковых связей 159. Но такие медленные генетические модификации не подпадают под мое определение нейронного рециклинга. Более подходящий термин – «экзаптация», неологизм, придуманный гарвардским эволюционистом Стивеном Джеем Гулдом (1941–2002) и йельским палеонтологом Элизабет Врба по аналогии со словом «адаптация». Старый механизм экзаптируется, когда получает иное применение в ходе дарвиновской эволюции. Поскольку в основе лежит распространение генов в популяции, на уровне вида экзаптация действует в течение десятков тысяч лет. Нейронный рециклинг, напротив, происходит в пределах отдельного мозга и в гораздо более короткие сроки, от нескольких дней до нескольких лет. Рециклинг нейронной сети означает переориентацию ее функций без генетической модификации, просто посредством научения и обучения.