Наталия Пылаева - Преодоление трудностей учения: нейропсихологический подход

За последнюю четверть века было обнаружено много фактов, которые говорят об огромной значимости раннего опыта для формирования структурно-функциональных систем мозга и их эффективности. Мы воспользуемся несколькими аргументами в пользу этого положения, приводимыми в статье Э. Кнудсена и Дж. Хекмана с соавторами (Knudsen, Heckman et al., 2006).

Так, во-первых, были получены данные о том, что развитие соотношения «мозговая структура – функция» является двунаправленным процессом взаимодействия: не только функция зависит от структуры, но и мозговая архитектура зависит от опыта функционирования (ср. Gottlieb, 2002). Самый наглядный и хорошо изученный пример – это образование круговой мозговой цепи (circuit) между таламусом и первичной зрительной корой.

Если состояние зрения одного глаза значительно хуже, чем другого, аксоны, несущие информацию от ослабленного глаза, отсоединяются от нейронов зрительной коры, при этом прекращается рост большинства отростков. Наоборот, у аксонов, идущих от более сильного глаза, развивается множество отростков и устанавливается превышающее норму количество соединений с корковыми нейронами. Это изменение в строении мозговых структур ведет к фундаментальному изменению функционирования части зрительной коры, получающей доминантную роль благодаря связи с сильным глазом. Такое влияние опыта на строение мозга возможно лишь в краткий сенситивный период развития этой мозговой круговой цепи, и, как только она созрела, основные следствия оказываются необратимыми. После выхода из сенситивного периода уже невозможно полностью нормализовать структуру и функции мозговой круговой сети, связанной с депривированным в раннем возрасте глазом (Hubel et al., 1977; Hensch, 2005).

Во-вторых, исследования показали, что психические функции представляют собой иерархические структуры с разными по времени сенситивными периодами для разных составляющих и разных этажей иерархии. При этом у круговых связей базовых уровней иерархии сенситивные периоды заканчиваются раньше, чем у более высоких уровней. Например, сенситивный период мозговых цепочек, обеспечивающих объединение зрительной информации от двух глаз, заканчивается ранее, чем у циклических связей, ответственных за узнавание биологически важных объектов (Daw, 1997). Такая последовательность построения иерархических структур означает, что возможность полноценного функционирования высших этажей иерархии зависит от раннего опыта, необходимого для формирования ее нижних этажей.

В-третьих, современные исследования позволили показать, что ранний опыт влияет не только на формирование мозговых структур, но и на экспрессию генов и нейрохимию. Активация мозговых круговых цепей под влиянием опыта может вызвать отчетливые изменения в генах, которые экспрессируются в этих цепях (Tagava et al., 2005). Протеиновые продукты данных генов могут вызвать изменения химии нейронов и, соответственно, их возбудимости и строения. Эти изменения могут чрезвычайно сильно влиять на свойства мозговых круговых цепей и поведение, которое они опосредуют. При этом некоторые гены могут включаться и выключаться или менять уровень экспрессии в зависимости от опыта – но все это только в ограниченном по времени сенситивном периоде созревания круговой цепи (Tagava et al., 2005 и другие работы).

Зависимость экспрессии гена и биохимии мозга от раннего опыта хорошо иллюстрирует следующий пример.

Крысы, воспитывавшиеся в течение первой недели после рождения заботливыми матерями, обеспечивавшими легкий доступ к молоку, вырастали более активными и менее подверженными стрессу, чем крысы, воспитывавшиеся незаботливой мамашей. Поскольку в эксперименте кормящие матери могли быть и родными и приемными, соответствующие характеристики поведения зависят не от наследственности, а от раннего опыта. Ранний опыт влияет на высвобождение «гормонов стресса» (глюкокортикоидов) и вызывает сохраняющееся в течение всей жизни изменение в экспрессии генов для рецепторов глюкокортикоидов в ключевых отделах мозга. Раннее социальное взаимодействие модифицирует экспрессию гена, меняя критическую точку отсчета в мозговой цепи, что влияет на темперамент животного в течение всей жизни (Meaney, 2001).

Мы привели несколько примеров, число которых можно было бы многократно умножить. В целом же, современные исследования позволяют взглянуть по-новому на раннее развитие ребенка вообще и проблему социальной запущенности в частности. В 90-х годах прошлого века в России при создании коррекционных классов, в которых по преимуществу работали опытные педагоги без специальной подготовки, считалось, что такие учителя не могут работать с детьми с «органическими дефектами», но они могут работать с запущенными детьми, у которых якобы только функциональные проблемы. Современные научные знания позволяют с уверенностью говорить, что ранняя социальная запущенность ведет не только к функциональным, но и функционально-органическим проблемам, и ход психического развития у таких детей может быть глубоко изменен.

Так, в работе Марты Фара и ее коллег, посвященной влиянию бедности на психическое развитие детей, было выявлено не только общее ухудшение выполнения когнитивных заданий, но и его выраженная неравномерность (авторы говорят о «нейрокогнитивном профиле детской бедности»). В трех исследованиях оценивалось функционирование 5 основных нейрокогнитивных систем.

1. Управляющие функции/префронтальные отделы.

2. Речевые функции/отделы вокруг Сильвиевой борозды левого полушария.

3. Система памяти/медиальные височные отделы (авторы уточняют, что речь идет о системе, позволяющей, в частности, производить запоминание с первой попытки).

4. Переработка пространственной информации/теменные отделы.

5. Переработка зрительной информации/затылочно-ви-сочные отделы.

Система управляющих функций (в отечественной традиции – функций программирования и контроля) была подразделена на 3 подсистемы:

а) рабочая память/латеральные префронтальные отделы;

б) когнитивный контроль/передняя цингулярная область (возможность оттормаживания неадекватных стереотипных реакций);

в) обработка подкрепляющих стимулов/вентромедиальные префронтальные отделы (возможность отказа от непосредственного подкрепления в пользу большего отдаленного вознаграждения).

Ярко выраженные различия в выполнении тестов детьми из семей со средним и низким социально-экономическим уровнем были обнаружены в речевой системе и системе памяти, значимые различия – в рабочей памяти и когнитивном контроле, незначимые различия – в переработке зрительной и пространственной информации (Farah et al., 2006).