«Я зарастаю памятью, как лесом зарастает пустошь...»

Поэтическая метафора Давида Самойлова может обернуться абсолютным научным пророчеством. И далекий от строгих лабораторий поэт вдруг окажется предтечей чьей-нибудь Нобелевки по биологии. Столь смелые мысли приходят в связи с новым международным проектом, касающимся любого из нас.

Нам снова лезут в мозг. Глобальный проект «МОЗГ И ОБУЧЕНИЕ» разворачивается в трех десятках стран силами нейрологов, педагогов, психологов, медиков. Его осуществляет Центр исследований и инноваций в обучении Организации экономического сотрудничества и развития (OECD). И если вы думаете, что он касается только школьников и студентов, то глубоко заблуждаетесь.

В числе первых научных коллективов России, реально вступивших в проект, — Институт когнитивной нейрологии Современной гуманитарной академии (СГА). Там и получаю первые разъяснения.

— Нейрология традиционно привязана к медицине, — говорит директор института кандидат биологических наук Лариса Качалова. — Мозг всегда изучали, чтобы лечить. Наша цель — заглянуть в него, чтобы понять, как учить. Именно проблемам обучения и развития обязаны самые молодые дисциплины в нашей «нише» — когнитивная нейрология и когнитивная психология. В целом они направлены на то, чтобы обучать без аутсайдеров, без отстающих и без выбывающих, не оставляя никого за бортом образовательного процесса. Но для этого придется пересмотреть многие педагогические приемы, критерии и оценочные традиции.

Уместно вставить, что латинское «cognitio» означает «познание». В когнитивные процессы объединяют восприятие информации, закрепление ее в памяти, внимание, мышление, воображение, принятие решений — тот высший, нервный уровень, что способствует развитию личности и ее утверждению в мире через систему познания. Именно такой способ самоутверждения сегодня — главный для самых продвинутых стран. Знания, а не материальные ресурсы и не военная сила определяют положение в мире этих стран. Все, кто понимает и принимает наступившую «эру знания», включились в этот международный проект.

В связи с проектом сформировалась многосторонняя кооперация с участием и наших специалистов из МГУ, Института мозга человека РАН, Института психологии РАН, НИИ нейрокибернетики Ростовского госуниверситета, других известных научных коллективов. И подходы к проблеме ищутся порой с самой неожиданной стороны.

— Что вы, специалист в изучении эпилепсии, делаете в этом проекте? — обращаюсь к доктору биологических наук с биофака МГУ Сергею Чепурнову.

— А механизмы памяти! — сразу определяет стык Сергей Александрович, ученик знаменитого профессора И.С. Бериташвили, автора выдающегося труда «Память». — Эпилепсия связана с потерей памяти во время приступов, затем ее восстановлением, и поведение мозговых механизмов представляет фундаментальный интерес. А память — основа любого обучения, и сознательная, и подсознательная, так что мы можем и в больном мозге найти ответы для здорового, и в здоровом обнаружить «рецепты» для больного...

Новый уровень генетических, компьютерно-томографических, электронно-сканерных исследований структур мозга в XXI веке может принести еще немало интересного и неожиданного.

Что же заявили участники нового «мозгового штурма» на своих первых форумах, прошедших в Нью-Йорке, Гренаде и Токио? Прежде всего — существующая сегодня в мире модель обучения «недружественна мозгу». В основном она сложилась в эпоху богословского средневековья, когда «заучи и повтори» было единственным критерием усердия и успеха. Что же должно измениться?

Для начала представим диалог нейролога с учителем, посвященный бурной (или ленивой) познавательной работе подопечного мозга.

— Вы хоть знаете, что происходит с этим мозгом на первом, а потом на шестом уроке? — спрашивает, например, нейролог.

— Известное дело, — отвечает учитель. — Он устает.

— А вы знаете, как проявляется эта усталость?

— Кто же не знает? Одни засыпают, другие буянят. Но все тупеют. Не исключая учителя.

— И как вы эту ситуацию разрешаете?

— Ничего я им не разрешаю! Крикну — «прекратить безобразие!» — и как миленькие.

Значит, и заторможенным, и раскрученным от перегрузки мозгам — одним окриком по голове. А как разный мозг своими механизмами на это реагирует — Бог весть.

Между тем мозг ученика — это связка двух судьбоносных частей: эмоциональной и когнитивной. Эмоциональная вторгается в познавательные механизмы и как тормоз, и как ускоритель. Поэтому нейролог и стремится проследить пульс лимбической системы, бойкость миндалины и гиппокампа. Это «эмоциональный мозг», чья связь с лобной корой, средоточием интеллекта, очень важна для усвоения и применения информации. «Когда эти связи ослабевают, благодаря стрессу или страху, — объясняют специалисты, — страдает способность к социальной самооценке, а также вся когнитивная функция, поскольку подорваны эмоциональные аспекты обучения, такие, как реакция на успех или неудачу, стремление к вознаграждению, оправдание трудностей или риска».

Знает ли учитель, что чем позже начинает ребенок изучать грамматику второго языка, тем труднее она ему дается? Даже и грамматику родного языка великовозрастные ученики усваивают с трудом; желательно расправиться с ней до 13 лет. А вот семантику можно спокойно изучать всю жизнь без ограничений.

Может, внимательный учитель и заметит, что мозговая природа одарила одного ученика склонностью к визуальному восприятию информации, а другого — к слуховому, то есть аудио? Одни дети могут мыслить математически «без языка», а другим обязательно нужна словесно-описательная поддержка. Мозговые детали тоже соревнуются в активности, и одна опережает другую, как бегун на дистанции. Нейрологи установили: когда мы видим цифру «3», активизируется затылочная область головного мозга; когда слышим или читаем цифру как слово «три», возбуждается зона коры, прилегающая к сильвиевой борозде; когда сравниваем количество, например, «3 больше 1», участвуют теменные доли.

— А толку что! — воскликнет учитель в отчаянии от этой латыни. — Что мне теперь, для каждой вашей сильвиевой борозды или теменной доли отдельный урок давать?

Вот именно, хором скажут ему нейролог и нейропрограммист. Мы находимся у колыбели нейропедагогики, той дисциплины, которая объединит новую дидактику с индивидуальными особенностями ученика.

Что может предложить нейропедагогика в помощь учителям? Что-нибудь возбуждающее лобные доли («мастерскую интеллекта», как принято считать) или микрочипы, контролирующие направление межнейронных сигналов? Ну, зачем так инвазивно, как ныне говорят о вмешательстве в орган. Этого совершенно не требуют новые информационно-коммуникационные технологии обучения. Сетевыми и дистанционными методами обучения удивить уже трудно. Спутники и интернет-лекции расширяют любую университетскую аудиторию до необозримости. А вот «персонализация» учебных программ на основе индивидуальных особенностей восприятия — это уже движение не вширь, а вглубь. Специалисты суховато называют это методами «дифференцированной дидактики»; ее разрабатывают и для школьников, и для студентов. Комбинации повторяемых видеоматериалов, компьютерных диалогов, игровых и лабораторных практикумов, интернет-семинаров, моделирование и защита проектов, множество других динамичных и гибких методик — все это должно подладиться под способности, пол, возраст, психодинамику, реактивность и лабильность, интеллектуальный уровень учащегося. Если один склонен к диалогу, другой к слушанию, третий к прочтению текста, каждому надо дать возможность своим способом заполнять «сосуд знаний». Наш мозг, оказывается, может предпочесть осваивать заданный материал как с «кирпичиков» и мелких деталей, так и с конечного полносборного образа. Он может сразу схватывать теоретическую модель, а может выбрать практический навык и «через кнопки» постигать суть внутреннего процесса... Каждому предлагается собственная образовательная траектория, приводящая к тем знаниям и, главное, умениям, которые заслуживают сертификата.

Это вкратце, а на самом деле речь идет еще и об учебе как захватывающем творчестве, доставляющем истинное наслаждение той реакцией на новизну, которая свойственна гениальности детей, а не страх перед экзаменами и в школе, и в вузе.

— Но почему только вуз и школа? — резонно продолжает Лариса Качалова. — В рамках международной программы работает комиссия «Непрерывное обучение», чьи исследования адресованы огромному количеству зрелых, взрослых и даже пожилых людей, встраивающихся в новую систему жизненных координат. Новая должность, новая квалификация, новая профессия, новая специализация, новая область деятельности — это практически образование в течение всей жизни. Оно может способствовать решению многих наболевших проблем. По самым осторожным прогнозам, уже лет через тридцать количество пенсионеров в мире превысит количество работающих и этого, как говорят экономисты, могут не выдержать ни страховые фонды, ни пенсионные системы. Но многие ветераны еще полны сил и энергии, готовы овладеть новым знанием для посильной работы и дополнительного дохода, дающего достойную жизнь. По некоторым прогнозам, в ближайшее время практически каждый будет начинать такую вторую жизнь примерно в 48-50 лет и получать новое образование. Это огромная социальная, менеджерская и педагогическая задача, в которой мы видим свой сектор — науку о способностях мозга к непрерывному обучению на всем протяжении жизни.

Сложилось мнение, что эта способность начинает снижаться уже после тридцати лет: ухудшаются память, внимание, выносливость. Но, как и любой орган, стареющий мозг поддается приемам, помогающим справляться с заданием. Руководитель этого направления в глобальном проекте профессор Масао Ито, с которым мы устанавливаем прямые научные связи, заведует лабораторией «Память и обучение» в токийском Институте Мозга. На основе многих данных он говорит о резервах зрелого и пожилого мозга при усвоении новых знаний.

А теперь собственно эксперимент: попытка нейрофизиологов «заглянуть в мозг» в момент умственного напряжения. Регистрируется электроэнцефалограмма у людей довольно зрелого возраста при тестировании на способность к запоминанию. Они уже разделены предварительным тестированием по способности запоминать заданную информацию. Один из главных показателей ЭЭГ — альфа-ритм — ведет себя по-разному у более и у менее «памятливых». Отмечено его более резкое уменьшение и даже исчезновение у испытуемых, не способных к полному запоминанию теста. Но точно так же ведет себя альфа- ритм в моменты тревоги и стресса у любого из нас. Возможно, у многих реакция мозговых зон на умственную нагрузку в стесненных рамках тестирования вызывает торможение типа тревожно-стрессового и ограничивает усвоение знаний? В таком случае это не приговор к отставанию и «снятию с дистанции». Если создать для них индивидуальную программу без давления цейтнота и оценочного пресса, с заменой внешнего контроля на самопроверку, человек сможет запоминать и усваивать.

Кстати, насчет интеллекта. На своих конференциях нейрологи все чаще заявляют, что недостаточно глубокие исследования и их поверхностное толкование породили целый ряд «нейромифов». Один из них — теория КУР (коэффициента умственного развития, известного и как IQ), доминировавшая в образовании в течение века или более. «По ней можно заявить в предельно упрощенной форме, — говорится в реферате «Понимая мозг», — что наш интеллект — это нечто заданное с рождения, создающее своего рода «стеклянный потолок» и ограничивающий наш потенциал успешного обучения. Это, несомненно, неадекватное и ошибочное мнение о человеческом интеллекте». Он гораздо более пластичен и мобилен, чем показывают ограниченные рамки тестовых заданий.

«Примером ошибочной концепции» назвали нейрологи и устоявшееся «в народе» представление о полушарном характере действий или людей. «Обычно неспециалисты считают, что левое полушарие — логическое, отвечает за вербальную информацию, тогда как правое — творческое и отвечает за визуальную информацию. Часто эти идеи приводят к убеждению, что по свойствам мозга артисты, например, «правополушарные», а математики «левополушарные»...» На самом деле большинство задач требует совместной работы обоих полушарий. Обмениваясь информацией, они включают в действие при сложении, например, или понимании слов разные нервные узлы, разнесенные по разным частям мозга.

Сегодня отследить его динамику помогают точнейшие сканерные и измерительные технологии. Не только ЭЭГ, но и целый набор томографий и спектроскопии отражает электрическими или магнитными полями своеобразную «карту ГОЭЛРО» со вспышками мозговой активности. Нужна поистине фантастическая чуткость приборов: любое математическое вычисление или чтение текста включает множество процессов, длящихся миллисекунды. Это как передача эстафетной палочки по нейронным лабиринтам неокортекса вплоть до узла закрепления понятия и готовности к действию.

Возможны ли сюрпризы и неожиданности на этом витке путешествия в мозг? По крайней мере, уже слышатся предположения, что нервные клетки- таки не гибнут безвозвратно, а имеют способность к восстановлению. Или та самая поэтическая метафора — «память-лес» — оборачивается анатомической реальностью.

Присутствую на семинаре в СГА, где нейрологи, психофизиологи, педагоги, психологи задаются совершенно «крамольным» вопросом. По одной из современных теорий все богатство наших знаний закрепляется мыслеобразами в специфических узелках соединений между нейронными клетками — синапсах. Возникновение синапса видится так. Электрический импульс от нейрона к нейрону следует по отросткам между ними — аксонам и дендритам. В конце проводящего и принимающего «усика» скачок потенциала вызывает выброс химического нейромедиатора — образуется мостик, это и есть синапс. Работает уникальная и потрясающая сложнейшей отлаженностью природная электрохимическая машина. Каждый из 100 миллиардов нейронов, которыми одарила природа наш мозг, способен обрасти тысячами синапсов.

Скорость электроимпульса в нейронной сети — 400 километров в час. Представляете электропроводящие микроджунгли? Что такое по сравнению с ними любая государственная энергосистема! Мамино лицо времен далекого детства хранится в одном синапсе. Последствия от брошенной в стог сена спички — в другом. Знакомый пейзаж, плата за квартиру, правила движения, лечение насморка — весь ваш закрепленный опыт выдается из этого бесчисленного, но и строго фиксированного банка данных.

А само количество этих ячеек информации неизменно или возрастает при введении новых понятий? А провал памяти — означает он физическое исчезновение синапса или просто его отключение? Слышатся нетривиальные споры — например, одинаковый ли синапс возникнет у первоклассника, постигшего, что «мама мыла раму», и у профессора физики, познавшего сложнейшую формулу электронного скачка?

Итак, можно ли инструментально измерить разницу между «обученным» и «необученным» мозгом на уровне морфологии и физиологии? А может, и философии? И что входит в само понятие обученности мозга? Тут обнаруживается, что проблема поставлена не впервые. Профессор Сергей Чепурнов припоминает, как лет тридцать назад ученые советы отклонили защиту одной диссертации, автор которой сообщал об обнаруженном росте межнейронных контактов в мозге собаки, обученной рефлексам по И.П. Павлову. Такую «антинаучную ересь» тогда даже не приняли к рассмотрению. Теперь же директор знаменитого Института мозга РАМН профессор Г.Д. Смирнов высказывает догадку, что межклеточные «мостики» растут и меняют объем сами клетки...

Участники маленького «мозгового штурма» совершили экскурс в механизмы памяти, приоткрытые последними отечественными и зарубежными экспериментами. Профессор Алексей Латанов из МГУ показал уникальные кинокадры: радиотелеметрия позволила ему исследовать, что творится в гиппокампе голубя, потерявшего и нашедшего путь к голубятне. А вот движения глаз обезьяны при восприятии жизненно важной информации. Загадочно, почему мышь, освоившая путь в лабиринте, с трудом его находит после периода кормления жирной пищей. Что там, синапсные джунгли увядают от обжорства? Может, это еще одно предупреждение гурманам? А вот почти «живая» микроскопная картинка: химические нейромедиаторы вызывают в культуре мозга мыши тот же рост соединительных отростков между нейронами — аксонов с синапсами, который мы предполагаем и от обучения. Где здесь «курица», где «яйцо»?

Сколько неожиданных вопросов и неожиданных ответов прозвучит в предстоящих исследованиях — трудно даже предположить. Одно ясно: каким чутким и чрезвычайно тонким поиском должна создаваться модель обучения, «дружественного мозгу».

ИСТОРИЯ НАУЧНОЙ МЫСЛИ

Сергей Смирнов