Питер Браун - Запомнить всё.Усвоение знаний без скуки и зубрежки

Любое знание и любое воспоминание — это психологический феномен, он хранится в наших нейронах и нервных путях. Недавно ученые открыли, что мозг — это пластичная изменяемая структура, которая самостоятельно реорганизуется с каждой новой задачей. И сейчас мы только начинаем понимать, как эта структура функционирует и что из этого следует для нас.

В полезном обзоре достижений неврологии Джон Т. Брюэр задается этим вопросом применительно к первоначальному формированию и стабилизации нейронных цепей у детей. Можем ли мы с помощью стимуляции в раннем возрасте увеличить интеллектуальные возможности наших детей? Мы рождаемся примерно с 100 млрд нервных клеток — нейронов. Связь между нейронами, по которой между ними может пройти импульс, называется синапсом. Незадолго до рождения и вскоре после него человек переживает «взрывообразный процесс формирования синапсов». В ходе этого процесса мозг снабжает себя проводящими цепями: нейроны выбрасывают микроскопические отростки-аксоны, протягивающиеся в поисках дендритов (крохотных разветвленных отростков других нейронов). Когда аксон встречается с дендритом, формируется синапс. Аксоны «путешествуют» на дальние расстояния, чтобы встретиться с нужными дендритами и сформировать связи, составляющие нашу нейронную сеть. (Чтобы помочь нам оценить невероятный размах и точность этих путешествий, Брюэр уподобляет их странствию через все США ради встречи с партнером, который ждет где-то на берегу другого океана. Словом, это что-то вроде миссии Кита Карсона, пробирающегося к президенту Полку с донесением от генерала Фримонта.) Благодаря этой сети мы и обретаем способность чувствовать, мыслить и управлять своим телом, в том числе — учиться и запоминать информацию. Нейронная сеть — источник как наших интеллектуальных возможностей, так и ограничений.

Число синапсов у человека достигает максимума в возрасте от года до двух лет, когда оно почти на 50 % выше того их количества, которым мы располагаем, будучи взрослыми. Затем наступает период плато, длящийся примерно до пубертатного возраста: избыток синапсов начинает снижаться, поскольку мозг вступает в период синаптического прунинга. Лет в шестнадцать мы вступаем в период зрелости мозга, в этом возрасте у нас потрясающее общее количество нейронных связей — около 150 трлн.

Мы не знаем, почему мозг маленького ребенка в избытке продуцирует связи и как он впоследствии решает, какие подвергнуть прунингу, а какие сохранить. По мнению некоторых нейрофизиологов, хиреют и отмирают связи, которыми мы не пользуемся. Эти специалисты выступают за раннюю стимуляцию максимально возможного числа нейронных связей: это позволит сохранить их на всю жизнь. Но, согласно другой теории, пролиферация и последующий отбор предопределены генетически, поэтому мы не можем повлиять на процесс выживания или отмирания синапсов.

Из доклада нейрофизиолога Патриции Голдман-Ракич на Комиссии по образованию США: «Хотя мозг ребенка получает колоссальный объем информации в первые годы жизни, большую часть знания мы получаем после стабилизации формирования синапсов. С момента поступления в первый класс, в школьные годы и далее количество синапсов почти не меняется. Как правило, обучение происходит в тот период, когда синапсы практически или совершенно не формируются». В этот период мы и осваиваем на взрослом уровне язык, математику и логику [105] Исследование пластичности мозга: J. T. Bruer, Neural connections: Some you use, some you lose, Phi Delta Kappan 81, 4 (1999), 264–277. Слова Голдман-Ракич приводятся по статье Брюэра, где цитируется ее выступление перед Комиссией по образованию. Дополнительно об исследованиях нейропластичности с упором на лечение повреждений головного мозга можно прочитать в статье: D. G. Stein & S. W. Hoffman, Concepts of CNS plasticity in the context of brain damage and repair, Journal of Head Trauma Rehabilitation 18 (2003), 317–341. . Вероятнее всего, именно тогда, а не в младенчестве возникает уникальная архитектура наших нейронных связей, полагает нейрофизиолог Гарри Т. Чугани [106] H. T. Chugani, M. E. Phelps & J. C. Mazziotta, Positron emission tomography study of human brain function development, Annals of Neurology 22 (1987), 487–497. . В статье от 2011 г. команда британских специалистов по академической психологии и социологии рассмотрела данные нейронаук и сделала такой вывод: архитектура и макроструктура головного мозга в значительной степени предопределяется наследственностью, но тонкое строение нейронных сетей формируется опытом и со временем может существенно меняться [107] J. Cromby, T. Newton, and S. J. Williams, Neuroscience and subjectivity, Subjectivity 4 (2011), 215–226. .

Свидетельств изменяемости мозга много. Норман Дойдж в книге «Мозг, который сам себя изменяет» (The Brain That Changes Itself) приводит потрясающие истории пациентов, сумевших преодолеть последствия серьезнейших повреждений мозга. Они сделали это с помощью нейрофизиологов, исследования и практическая работа которых расширяют наши знания о нейропластичности.

Один из таких ученых, Пол Бах-и-Рита, изобрел первое устройство для помощи пациентам с разрушенными органами восприятия. Этот прибор позволяет человеку восстановить утраченные способности, поскольку обучает мозг откликаться на стимуляцию других частей его тела. Он заменяет одну сенсорную систему другой. Это происходит подобно тому, как слепой ориентируется в пространстве с помощью эхолокации (создает представление об окружающих предметах, анализируя звуки от постукивания своей трости) или с помощи осязания (когда «читает» пальцами шрифт Брайля) [108] Введение в эту работу: Sandra Blakeslee, “New tools to help patients reclaim damaged senses,” New York Times, November 23, 2004. .

У одной пациентки Бах-и-Риты был настолько поврежден вестибулярный аппарат (система внутреннего уха, дающая нам чувство равновесия и ориентации в пространстве), что она не могла стоять, ходить и самостоятельно себя обслуживать. Ученый сделал для нее шлем с ватерпасами — он передавал электрические импульсы на 144 микроэлектрода. Все они уместились на полоске маленькой ленты, которую прикрепили к языку пациентки. Когда она наклоняла голову, электроды покалывали ее язык, словно пузырьки, но не беспорядочно, а в определенных местах в зависимости от направления и угла наклона головы. Научившись пользоваться устройством, женщина стала тренировать мозг и вестибулярную систему. Постепенно она научилась дольше сохранять чувство равновесия.

Другому пациенту, 35-летнему мужчине, потерявшему зрение в 13 лет, предложили шлем с маленькой видеокамерой, которая посылала сигналы на язык. Как объяснял Бах-и-Рита, видят не глаза, а мозг. Глаза поставляют человеку сенсорную информацию, которую мозг интерпретирует. Созданное ученым устройство обучало мозг интерпретировать информацию, поступающую от языка пациента, как зрительную. О замечательных результатах писала газета New York Times: пациент «находил дверные проемы, ловил катившиеся к нему мячи и впервые за 20 лет сыграл с маленькой дочерью в “камень, ножницы, бумага”. Со временем замена зрения функционирует все лучше. “Как будто мозг сам себя перепрошивает”, — сказал пациент» [109] P. Bach-y-Rita, Tactile sensory substitution studies, Annals of the New York Academy of Sciences 1013 (2004), 83–91. .