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

Учиться легче в детстве, пока кора головного мозга еще податлива. К первому классу некоторые зрительные области уже демонстрируют выраженную специализацию (распознавание объектов, лиц, мест). Другие остаются неспециализированными или специализированными незначительно (обозначены пустыми шестиугольниками). Чтение вторгается в эти лабильные сети и блокирует экспансию других категорий объектов. Если ребенок не учится читать, эти области вовлекаются в распознавание лиц и объектов и постепенно утрачивают способность к распознаванию букв.

Вкратце: вентральная зрительная система продолжает претерпевать масштабную реорганизацию в течение первых нескольких лет обучения в школе. Тот факт, что обычно в наших школах детей учат читать в возрасте от шести до восьми лет, прекрасно согласуется с доказательствами интенсивной пластичности мозга в этот период. Мы организовали нашу систему образования таким образом, чтобы она эффективно использовала преимущества сензитивного периода, когда зрительная кора особенно податлива. Хотя общая архитектура сильно ограничена от рождения, нижневисочная кора человека обладает замечательной способностью адаптироваться к разным формам и всем видам образов. Подвергаясь воздействию тысяч письменных слов, эта область перепрофилирует на новую деятельность специфический сектор, который внутренне связан с речевой системой.

По мере того как мы становимся старше, наша зрительная кора, кажется, постепенно теряет способность настраиваться на новые образы. Прогрессирующее закрытие сензитивного периода делает все более и более трудным эффективное распознавание букв и их комбинаций. Мы с коллегами обследовали двух человек, которые пытались научиться читать уже во взрослом возрасте: один из них никогда не ходил в школу, а другой перенес небольшой инсульт в области зрительной формы слова, что привело к развитию алексии – неспособности читать. Мы регулярно сканировали их мозг в течение двух лет197. Прогресс шел невероятно медленно. У первого испытуемого в конечном счете сформировалась специализированная область для букв, но это никак не повлияло на обработку лиц: нейронные связи для распознавания лиц отпечатались в его мозге и, казалось, утратили всякую подвижность. Пациент с инсультом, напротив, так и не смог воссоздать новую «буквенную кассу» в зрительной коре. Он мог читать, но очень медленно. Расшифровка каждого слова требовала особых усилий – будучи взрослым, его мозг не обладал нейронной пластичностью, необходимой для трансформации части коры в автоматическое считывающее устройство.

Вывод прост: чтобы перепрофилировать зрительную кору и в совершенстве уметь читать, необходимо воспользоваться периодом максимальной пластичности, характерным для раннего детства. Как показывает наше исследование, это относится не только к чтению букв. Возьмем, например, ноты: у музыканта, который научился читать ноты в раннем возрасте, музыкальным символам посвящено почти в два раза больше площади зрительной коры, чем у человека, который никогда не учился музыке198. Поскольку это обширное пространство на поверхности коры теперь оккупировано нотами, область зрительной формы слова смещается со своего нормального положения: в отличие от немузыкантов у музыкантов участок коры, реагирующий на буквы, сдвинут почти на один сантиметр в сторону.

Другой пример – способность расшифровывать математические уравнения. Опытный математик должен уметь распознавать такие туманные выражения, как π = 3,141592…, φ = 1,61803394…, f (x) = a0 + или ex = , точно так же, как мы – предложения в романе. Однажды я присутствовал на конференции, в рамках которой блестящий французский математик Ален Конн (еще один лауреат Филдсовской премии) продемонстрировал необычайно сложное уравнение длиной в двадцать пять строк. По его словам, оно описывало физику всех известных элементарных частиц. Другой математик ткнул пальцем куда-то в середину и спросил: «Разве в тринадцатой строке нет ошибки?» – «Нет, – немедленно ответил Конн. – Компенсирующий член находится вот тут, на четырнадцатой строчке!»

Как эта замечательная способность к сложным формулам отражена в мозге? Томография показывает, что математические объекты вторгаются в латеральные затылочные области обоих полушарий – у математиков эти зоны реагируют на алгебраические выражения гораздо интенсивнее, чем у нематематиков. И снова мы наблюдаем конкуренцию с лицами: на этот раз участки коры, реагирующие на лица, исчезают в обоих полушариях199. Другими словами, если грамотность просто вытесняет лица из левого полушария в правое, регулярное манипулирование числами и уравнениями препятствует репрезентации лиц с обеих сторон, приводя к глобальному сжатию системы распознавания лиц.

Заманчиво соотнести это открытие со знаменитым мифом об эксцентричном математике, не интересующемся ничем, кроме своих уравнений, и неспособном узнать своего соседа, свою собаку или даже собственное отражение в зеркале. И правда, существует множество анекдотов и шуток о рассеянных математиках. Например, в чем разница между математиком-интровертом и математиком-экстравертом? Разговаривая с вами, интроверт смотрит на свои ботинки, а экстраверт – на ваши!

На самом деле, мы пока не знаем, связана ли редукция коркового ответа на лица у любителей математики непосредственно с предполагаемым отсутствием у них социальной компетенции (что, я бы сказал, скорее миф, чем реальность: многие математики прекрасно чувствуют себя в обществе). В данном случае причина и следствие пока не установлены. Математические формулы действительно снижают реакцию на лица? Или математики погружаются во вселенную уравнений потому, что находят их более легкими, чем социальные взаимодействия? Каков бы ни был ответ, а) корковая конкуренция действительно существует и б) представление лиц в нашем мозге крайне чувствительно к образованию и обучению в школе, вплоть до того, что может служить надежным маркером математических и музыкальных навыков ребенка. Нейронный рециклинг – это реальность.

Суть в том, что и сторонники ключевой роли наследственности, и сторонники ключевой роли среды правы: мозг ребенка и структурирован, и пластичен одновременно. При рождении он уже содержит множество специализированных нейронных сетей, сформированных генами, которые были отобраны в ходе десятков миллионов лет эволюции. Благодаря этой самоорганизации младенец располагает интуитивными представлениями в основных областях знаний: чувством физических законов, управляющих объектами и их движением; способностью к ориентации в пространстве; представлениями о числах, вероятностях и математике; влечением к другим человеческим существам; даже невероятным талантом к овладению языками. Таким образом, метафора «чистого листа» явно ошибочна. И все же эволюция оставила лазейку и для научения. Не все предопределено в мозге ребенка. Совсем наоборот: детали нейронных сетей в масштабе нескольких миллиметров в значительной степени формируются в результате взаимодействия с внешним миром.