Таємне життя розуму : як ми мислимо, відчуваємо й вирішуємо

Температура мозку

Коли ми засвоюємо нове вміння, мозок змінюється. Наприклад, синапси (у перекладі з грецької «з’єднані докупи»), які сполучають різні нейрони, збільшують кількість закінчень або змінюють ефективність уже встановлених зв’язків. Це спричиняє трансформації нейронних мереж. Існують й інші передумови пластичності мозку, наприклад зміна морфологічних характеристик або експресії генів. У дуже рідкісних випадках відбувається зростання кількості клітин мозку. Але загалом мозок опановує нові знання й уміння без нарощення нейронної маси.

Сьогодні на позначення здатності мозку трансформуватися використовують термін пластичність. Ця популярна метафора, на жаль, призводить до помилкового припущення, що мозок плавиться, розтягується, зминається й розгладжується, мов м’яз. Але це не так.

Що створює в мозку сильніші чи слабкіші передумови для змін? Для природних матеріалів визначальним фактором піддатливості є температура. Залізо зазвичай тверде й жорстке, але за нагрівання змінює форму і, охолонувши, зберігає її. Який аналог температури в процесах мозку? По-перше, як довели Г’юбел і Візел, стадія розвитку. Мозок немовляти набагато пластичніший, ніж у дорослого. Проте ми пересвідчилися, що це не аксіома. Можливо, основна різниця між дитиною й дорослим у мотивації?

Мотивація допомагає змінюватися з дуже простої причини: як ми вже говорили, умотивована людина старанніше працює. Язик не повертається назвати мармур пластичним, але його форму можна скоригувати, якщо годинами молотити камінь зубилом. Поняття пластичності залежить від зусиль, яких ми готові докласти заради змін. Але це все одно не аналог температури й готовності до трансформації. Що відбувається в мозку й створює передумови для змін, коли ми мотивовані? Чи можна відтворити цей церебральний стан, щоб сприяти навчанню? Щоб відповісти, слід зрозуміти, який хімічний суп нейромедіаторів підтримує трансформацію синапсів, а отже — і зміни в мозку.

Перед тим як перейти на мікроскопічний рівень хімії мозку, погляньмо на канонічний спосіб навчання — запам’ятовування. Майже кожен пригадує події одинадцятого вересня, коли в Північну та Південну вежі Всесвітнього торговельного центру врізалися літаки. Неймовірно те, що навіть через п’ятнадцять років ми не тільки пам’ятаємо зображення палаючих будівель, але й достеменно знаємо, де та з ким перебували в момент трагедії. Глибоко емоційна ситуація зацементувала всі важливі (сама атака) і неважливі обставини в пам’яті. Саме тому людям, що переживали травматичний досвід, зазвичай дуже важко позбутися своїх спогадів, активувати які може будь-який уламок події — місце, запах, людина, яка там була, тощо. Спогади формуються як епізоди, тому в момент найвищої чутливості нейронного регістру ми фіксуємо не тільки те, що спричинило цю чутливість, а й усе, що відбувається навколо.

Сам принцип набагато загальніший. Мозок піддається змінам, перебуваючи в стані емоційного піднесення чи отримуючи винагороду (гроші, секс, емоції, шоколадку). Щоб зрозуміти, як це відбувається, слід змінити інструментарій і зануритися в мікроскопічний світ. Ця подорож веде нас до Каліфорнії, у лабораторію нейронауковця Майкла Мерзеніча.

▶ У його експерименті мавпи мали на слух визначити вищу з двох нот; ми робимо щось подібне, налаштовуючи музичний інструмент. Коли два тони помітно зближувалися, тварини вважали їх ідентичними. Так Майкл дослідив ліміти роздільної здатності слухової системи. Як і будь-яку іншу майстерність, її можна розвинути.

Слухова кора, як і зорова, організована як матриця з модулів нейронів, згрупованих у колонки. Кожна колонка спеціалізується на певній частоті звукових коливань. Тому слухова кора паралельно аналізує висоту (ноту) звука.

На мапі слухової кори кожна частота відповідає певній області. Мерзеніч уже знав: якщо активно тренувати мавпу розпізнавати ноти певної частоти, то відбувається дещо незвичне. Колонка, яка фіксує звуки цієї висоти, розширюється, ніби держава, що захоплює прилеглі території. Нас цікавить, завдяки чому відбувається така зміна. Мерзеніч спостеріг, що для трансформації мозку мало просто повторювати ноту. Проте якщо звук пролунає одночасно з імпульсом активності у вентральній області покришки — розташованій глибоко в мозку ділянці, яка виробляє дофамін, — кора реорганізується самостійно. Усе стало на свої місця. Щоб реорганізувати нейронний ланцюг, потрібно, щоб стимул діяв одночасно з виробленням дофаміну чи схожого нейромедіатора. Навчання потребує мотивації й зусиль. Це не магія й не догма. Тепер ми знаємо, що в такий спосіб виробляється дофамін, який знижує стійкість мозку до змін.

Дофамін — це наче вода, яка розм’якшує глину, а сенсорний стимул — інструмент, який залишає на ній борозни. Вони трансформують матеріал тільки в симбіозі. Обробляти суху глину — марнування часу. Розмочувати її, якщо не збираєшся ліпити, — теж. Це фундамент навчального сценарію, обговорення якого ми розпочали з ідеї Ґальтона: навчання є процесом трансформації мозку під дією зовнішніх стимулів. Повільні монотонні завдання залишають борозни нових нейронних ланцюгів, які автоматизують процес. Але, крім зусиль і тренувань, для трансформації потрібно, щоб кора головного мозку перебувала в сприйнятливому до змін стані.

Отже, ми проаналізували помилку Ґальтона й зрозуміли, що популярні уявлення про навчання неправильні: максимальні досягнення не зумовлені генетично, а на шляху до них важливу роль відіграють і соціальні, і культурні фактори. Також виявили, що віртуози виконують завдання у своїй сфері на високому рівні завдяки якісно іншому підходу, а не вдосконаленню початкової процедури. Щоб досягти успіхів у навчанні, слід працювати мотивовано й наполегливо, виходити із зони комфорту й ігнорувати поріг задовільності. Те, що ми вважаємо верхньою межею своїх можливостей, — просто точка рівноваги.

Якщо коротко, то вчитися ніколи не пізно. Доросла людина відрізняється тільки тим, що її мотивація прилипла до вже засвоєних знань і вмінь і не рветься у вир відкриттів і навчання. І якщо ви дійсно хочете розвиватися далі, для початку досить повернути собі дитячий ентузіазм, терпіння, мотивацію й упевненість.

Розділ шостий. Освічений мозок

Як те, що ми дізналися про мозок і людське мислення, допоможе вдосконалити освіту?

Щодня понад два мільярди дітей у всьому світі йдуть до школи, і це, мабуть, найграндіозніший масовий експеримент в історії людства. Там вони вчаться читати, заводять найкращих друзів і здобувають соціальний досвід. У школі під впливом дуже інтенсивного навчального процесу розвивається й трансформується їхній мозок. Але нейронаука вперто ігнорувала цей тісний зв’язок і роками не навідувалася до класу. Мабуть, нарешті настав час збудувати міст між нею й освітою.

На думку філософа й освітянина Джона Брюе, цей міст сполучає досить віддалені світи, і те, що цікавить нейронауку, не завжди потрібне й доцільне в навчанні. Наприклад, нейродослідникові важливо розуміти, яка область тім’яної кори відповідає за обробку чисел, але це знання нічим не допоможе вчителеві математики краще викладати свій предмет.

При цьому ми повинні ще скептичніше, ніж зазвичай, ставитися до використання аморфних і нечітких наукових термінів. Якось я був на конференції, де удаваний експерт із нейронауки заявляв, що людям слід більше використовувати праву півкулю (це твердження досі поширене). Я підвів руку (ліву, щоб не перечити світилу…) і зауважив, що, навіть якщо припустити, що її використання приносить якусь користь, я все одно не розумію, як це робити. Невже нахиляти голову направо, щоб збільшити притік крові до правої півкулі? Він відповів, пославшись на «нейронауку», що слід більше малювати, розмальовувати картинки, займатися мистецтвом і забути про вивчення мов. Тоді я запитав, чому ж він одразу так не сказав, хоча вже й знав відповідь. За хитромудрими метафорами ховалася порожнеча. Він апелював до мозку й півкуль, щоб використати престиж науки в дешевій рекламі.

Багато століть фундаментальні знання знаходять застосування в прикладних науках. Раніше панувала думка, що науковці просто повинні накопичувати досвід, і, може, колись його дрібка знадобиться суспільству. Дональд Стоукс запропонував альтернативний підхід — квадрант Пастера: шукати нішу, у якій перетинаються інтереси фундаментальної й прикладної науки.

У своїй класифікації Стоукс розрізняє наукове знання, спрямоване на розкриття фундаментальних принципів, і наукове знання, що безпосередньо обслуговує потреби людства. Атомна модель Нільса Бора — приклад чистої науки. Лампочка Томаса Едісона орієнтована на практичне застосування. А от дослідження вакцинації, яке здійснив Луї Пастер, на думку Стоукса, потрапляє в обидві категорії. Учений не тільки з’ясував фундаментальні принципи мікробіології, а й розв’язав одну з найактуальніших медичних проблем епохи.

У цьому розділі ми беремо курс на квадрант Пастера, який лежить десь у водах нейронауки, когнітивної науки й освіти, і сподіваємося зробити внесок у якість та ефективність освітньої практики завдяки аналізу деяких фундаментальних законів роботи мозку.

Звучання літер

Опановуючи читання, ми дізнаємося, що фігури P, P, Ƿ, ƿ, Ƿ і ƿ — це та сама літера. А отже, комбінація з вертикальної лінії й дужки «| + Ͻ» завжди утворює «р». Іноді дужка менша, іноді лінія із насічкою, а крива трохи виступає за неї, але ми розуміємо, що різні форми позначають ту саму букву. Це візуальний аспект читання, про розвиток якого йшлося в попередньому розділі. Але він не єдиний і паралельно відбувається складніший процес: ми вчимося вимовляти літеру. Розуміти, що візуальний об’єкт «р» відповідає звуковому — фонемі /р/.