Сходные химические сигналы также связаны с новыми впечатлениями. Эти сигналы могут вызвать долговременные изменения в структуре и составе нейронов и синапсов, «строительных кирпичиков» обучения. Большинство этих перемен не приводит к образованию новых нейронов. Почти все нейроны, которые содержатся в мозге, уже присутствуют вскоре после рождения. Затем новые нейроны образуются лишь в обонятельной луковице (часть гиппокампа) и в неокортексе. Поскольку нейроны формируют большую часть аксонов и дендритов в первые несколько лет жизни, возможные места, где нейроны могут сформировать новые синапсы, тоже ограниченны.
С учетом этих обстоятельств обучение у старших детей и взрослых происходит с участием существующих нейронов и соединительных синапсов. Синапсы могут становиться сильнее или слабее по мере добавления или устранения нейротрансмиттерных рецепторов либо вероятности выделения нейротрансмиттера при активации предшествующего нейрона. Информация в головном мозге как реакция на внешние события или внутренние процессы движется по нейронным путям, которые активируются в соответствии с определенными схемами и последовательностями.
Практический совет: лучшие методы обучения
Десятилетия исследований позволили определить методы обучения, значительно улучшающие этот процесс, но большинство учителей не пользуются ими и среди родителей лишь немногие знают о них. К счастью, это несложные стратегии, и ваш ребенок может пользоваться ими у себя дома. Учащиеся часто ждут до последней минуты, а потом компенсируют потерянное время «марафонскими забегами» с ускоренным запоминанием пройденного материала.
Такой подход противоречит одному из самых надежных выводов теории обучения – эффекту постепенного усвоения материала. Мозг дольше сохраняет разные виды информации, если у него есть время для ее обработки между учебными занятиями. Два урока, разделенные во времени, могут дать вдвое лучший результат, чем один урок такой же продолжительности. Концепция постепенного обучения работает для учеников любого возраста и уровня способностей, причем по разным предметам и с использованием разных учебных процедур. В целом чем дольше промежуток между занятиями (в некоторых случаях до одного года), тем дольше человек будет помнить материал.
Одна из возможных причин эффективности этого подхода состоит в том, что перерывы дают время для консолидации новых знаний (см. основной текст). Сведения не записываются в память только один раз, но подкрепляют друг друга в ходе оценки пройденного или даже периода бездействия, в частности – во время сна. Во сне происходит консолидация как декларативной, так и процедурной памяти, поэтому важно, чтобы ваш ребенок имел достаточно времени для отдыха.
Поскольку информация повторно закрепляется в памяти при оценке пройденного, тесты фактически улучшают усвоение материала (и замедляют последующее забывание), заставляя ученика активно вспоминать материал предыдущего учебного курса. Пассивное чтение гораздо менее эффективно для обучения. Тесты с готовыми вариантами выбора ответов не улучшают обучение, в отличие от испытаний с короткими вопросами. Вы можете воспользоваться этим фактом, задавая своему ребенку вопросы во время домашних занятий, чтобы улучшить его показатели в школе, и советуя ему устраивать самопроверку в качестве стратегии обучения.
Третий способ улучшить обучение ребенка – сделать его более разнообразным. Дети, которые видят 10 похожих примеров подряд, усваивают значительно меньше, чем дети, которые видят 10 разных примеров. Эта стратегия работает во многих областях, включая спорт, историю искусств, математику и любые другие предметы. Вариации времени и места учебных занятий тоже улучшают запоминание, вероятно, потому, что обучение имеет контекстную основу. Поэтому учеба в разных контекстах дает детскому мозгу более глубокую связь с материалом.
Сначала эти методы могут показаться вашему ребенку неэффективными, так как они приводят к большему количеству ошибок во время самой учебы. Однако в итоге они приведут к лучшим оценкам при тестировании и потребуют не больше усилий, чем традиционные методы.
Процесс, благодаря которому отдельные синапсы становятся сильнее, называется долговременной потенциацией. Для долговременной потенциации необходима особая схема активации нейронов и химические сигналы дофамина, ацетилхолина и других нейротрансмиттеров, передаваемых на большие расстояния. При соблюдении этих условий последовательная активация группы нейронов может включить биохимические процессы, которые укрепляют связи между всеми нейронами группы. Как мы упоминали в главе 5, клетки, которые активируются совместно, прочно связываются друг с другом.
Не менее важную роль в обучении играет ослабление синапсов. Их сила уменьшается в процессе долговременного подавления, если два связанных нейрона все чаще активируются независимо друг от друга. Это происходит, когда постсинаптический (последующий) нейрон подвергается воздействию других нейронов. Как гласит поговорка, часто используемая студентами-неврологами, «при рассинхронизации теряется организация». Кроме того, как мы видели в главах 5 и 9, детство является периодом постоянного устранения синапсов: многие синапсы полностью исчезают в ходе нормального развития, тонкой настройки и адаптации мозговых цепей вашего ребенка. Устранение синапсов обусловлено не только активностью, но и доступностью трофических факторов – белков, необходимых для роста и подавления дендритов и аксонов.
Формирование и устранение синапсов играют важную роль в сохранении информации. В большей части мозга нейроны образуют синаптические связи лишь с малой частью своих соседей, поэтому рост и устранение связей устанавливают совершенно новые пути для информации. Этот процесс происходит в очень крупном масштабе в детские годы, когда огромное количество синапсов формируется, а потом уничтожается в соответствии с жизненным опытом (см. главы 5 и 9). Кроме того, нейроны могут изменять свою реакцию на соединение с синапсами, изменяя электрические свойства. Все эти процессы требуют образования и распада новых белков и клеточных структур.
Вопросы без готовых вариантов ответов улучшают усвоение материала, заставляя ученика активно припоминать его.
Вы знаете, что Париж является столицей Франции, но вряд ли можете вспомнить, где вы узнали об этом, если только это не произошло недавно. С другой стороны, ваш ребенок может вспомнить, где он услышал об этом. Взаимодействие между кратковременной и долговременной памятью, судя по всему, включает перенос информации из одного отдела мозга в другой. Первоначальное сохранение происходит с участием гиппокампа и соседних структур мозга в медиальных височных зонах неокортекса. Гиппокамп имеет связи с неокортексом, и со временем предметная информация проходит повторную обработку и присоединяется к нашему складу общих знаний. Сравнительно позднее развитие синаптических связей в гиппокампе может объяснять, почему маленькие дети имеют плохую декларативную память. Для других видов памяти сохраненная информация можете перемещаться между отделами мозга аналогичным образом.
Знаете ли вы? Младенцы забывают быстрее
В течение долгого времени младенческая амнезия – почти полное отсутствие воспоминаний, связанных с событиями до 3-летнего возраста, – объяснялась тем, что младенцы обладают лишь примитивной способностью к формированию воспоминаний. Однако маленькие дети могут вспомнить события, происходившие в этот период, т. е. информация сохраняется, но утрачивается по мере взросления.
Одна из возможностей объяснения заключается в том, что мозг не способен переносить воспоминания в долговременную память неокортекса. Недавние исследования показывают, что альтернативной причиной может быть нестабильность первичной памяти.
Как мы указали в главе 1, младенцы могут формировать ассоциации, о чем свидетельствует их способность дрыгать ногой, которая соединена ленточкой с подвижной игрушкой.
По мере взросления они перерастают эту игру, поэтому исследователям приходится придумывать что-то более сложное, например нажатие рычага, при котором миниатюрный поезд объезжает грузовик.
Однако ассоциативное обучение в младенчестве продолжается недолго. В 2-месячном возрасте младенцы могут помнить лишь о том, что происходило в течение одного дня. К 3 месяцам продолжительность возрастает до одной недели.
После этого память неуклонно улучшается, и в возрасте 1,5 года дети могут помнить простые ассоциации в течение 3 месяцев.
Со временем у детей также появляется другой вид памяти – способность запоминать сложные действия, которые они наблюдали, и воспроизводить их впоследствии.
Шестимесячные младенцы могут воспроизвести выражение лица или движение тела на следующий день. В возрасте 1,5 года они могут воспроизводить более сложные движения, например, одевать плюшевого медвежонка после 4-недельного перерыва.
Процесс запоминания у младенцев можно улучшить своевременными напоминаниями. Скажем, условия выполнения задачи с миниатюрным поездом у 6-месячного ребенка сохраняется в памяти лишь в течение 2 недель после однодневной тренировки, но один дополнительный урок вдвое увеличивает это время.
Четыре напоминания за 6 месяцев приводят к тому, что ребенок помнит задачу на протяжении целого года. Напоминания эффективны даже в том случае, если первоначальная ассоциация забывается.
Если воспоминания становятся расплывчатыми, сходные, но немного другие факты могут искажать первоначальную картину события, как это происходит и в зрелом возрасте.
А вот своевременные напоминания о событии, произошедшем в младенчестве, могут сохранить память о нем в течение значительно более долгого времени – возможно, даже у взрослого человека.
Синапсы модифицируются не только при встрече с новой информацией, но и впоследствии, когда воспоминания подвергаются повторной обработке. Вероятно, для вас будет неожиданным узнать, что информация в памяти может часто переписываться. В отличие от компьютерной памяти, биологическая укрепляется при повторном воспроизведении. Это выглядит так, словно чернила на отпечатанной странице становятся темнее, когда мы читаем ее. Этот процесс известен как повторная консолидация, при которой происходит укрепление стабильной (консолидированной) памяти. Изменения могут происходить в «оффлайне», когда мы не размышляем об информации, поскольку воспоминания закрепляются и во время сна (см. главу 7).
Эти изменения нейронов и синапсов происходят не только при усвоении учебной информации, но и при всех переменах внутри развивающегося мозга. По мере взросления мозг вашего ребенка совершает трансформации, уходящие далеко за пределы того, что мы считаем обычным обучением. Социализация, развитие моторных навыков и долговременные изменения поведения и внимания опираются на тот факт, что мозг является пластичным. Врожденные программы развития и накопления опыта работают совместно, формируя мозг вашего ребенка.
Глава 22
Учимся решать проблемы
Возраст: от двух до восемнадцати лет
Если ваш ребенок считает, что интеллект – нечто неизменное, это приведет к тому, что он будет проявлять меньше смекалки в своих действиях. Дети, которые думают, что тесты измеряют их врожденные способности, стараются не так сильно и получают худшие оценки, чем те, которые считают, что успех или неудача зависят от их усилий. Первые рассматривают неудачу как свидетельство своего недалекого ума, поэтому отступают при встрече с трудной задачей, испытывают стыд и чувство вины. А дети, которые верят, что упорная работа улучшает их когнитивные способности, охотно берутся за трудные задачи и быстро оправляются от неудач, учась на своих ошибках. По этой причине попреки в адрес ребенка с принижением его умственных способностей ухудшают его шансы на успех. А направленное изменение взглядов ученика на его собственные умственные способности улучшает его академические показатели.
По данным одного лонгитюдного исследования, оценки тестов по математике оставались неизменными в течение 2 лет у учеников, которые поступили в седьмой класс с убеждением, что их умственные способности нельзя изменить, в то время как у их сверстников, считавших, что умственные способности совершенствуются с опытом, оценки со временем улучшались.
Потом исследователи отправились в другую школу и предложили семиклассникам 8-недельные занятия (по полчаса в неделю), посвященные функциям мозга и учебным навыкам. На уроках в одной группе рассказывали о том, что умственные способности можно улучшить на практике, благодаря образованию новых связей в головном мозге. Ученикам другой группы предложили урок на запоминание. В конце занятий ученики первой группы получили значительно более высокие оценки на математических тестах, чем ученики второй, хотя до этого они показывали сходные результаты.
Родители должны учить своих детей конструктивно относиться к неудачам, хваля их за то, что они делают, а не за то, кем они являются. Хотя может показаться, что, называя ребенка умным, художественно одаренным или спортивным, вы повышаете его самооценку (см. далее врезку: «Миф: похвала повышает самооценку»), вы также учите его рассматривать эти его личные качества как нечто неизменное. С другой стороны, если вы хвалите ребенка за его усилия, конкретные достижения или удачный выбор способа решения проблемы, то сообщаете ему, что для вас важнее его поступки. Поскольку ребенок способен управлять своим поведением, но не своими качествами, это сообщение более эффективно (это также дает ему понять, что вы в любом случае остаетесь на его стороне. Правда, есть еще один хороший способ сделать это – сказать ему «я люблю тебя»).
Вопрос о том, насколько внешние обстоятельства могут влиять на интеллект людей, остается предметом дискуссии даже среди академиков. Отчасти этот спор продолжается потому, что развитие умственных способностей имеет политические последствия для групп, которые оказалась в невыгодном положении, а отчасти потому, что это действительно сложный вопрос. Возможно, эта глава будет более простой для понимания, если вы вернетесь назад и перечитаете главу 4 и врезку к главе 10 («Практический совет: игры на свежем воздухе улучшают зрение»), чтобы напомнить себе, что одно и то же качество может быть наследуемым и в то же время испытывать сильное влияние окружающей среды.
Практический совет: социальное отторжение уменьшает IQ
Поскольку интеллект тесно связан с рабочей памятью, масса событий, которые отвлекают человека, временно может сделать его менее сообразительным. Это особенно касается неприязненных или некомфортных отношений с другими людьми, что может сильно повлиять на результаты тестов по оценке когнитивной функции.
В одном исследовании студентам колледжа из случайно набранной группы сообщили, что оценка их личности указала на высокую вероятность одинокой старости. Второй группе преподнесли другую плохую новость: тест показал, что они подвергаются высокому риску несчастных случаев в последующей жизни. В результате первая группа получила гораздо худшие оценки в тесте IQ и в аналитическом разделе выпускного экзаменационного теста (GRE) сразу же после этого сообщения. Они также хуже решали задачи на понимание сложного текста. Эффект был значительным и соответствовал 25%-ному падению IQ.
Однако социальное отторжение не влияет на производительность при решении менее сложных задач. Обе группы не обнаружили разницы в способности запоминать бессмысленные слоги или отвечать на вопросы, связанные с пониманием легкого текста. На основе этих результатов исследователи предположили, что предсказание социальной изоляции (одиночества) в будущем ухудшало мыслительные способности из-за ослабления самоконтроля (см. главу 13). Впоследствии это открытие было подтверждено.
Родители, которых заботят учебные достижения их детей, должны сосредоточить внимание на укреплении их самоконтроля и навыков общения (см. главу 20). Есть надежные свидетельства, что эти способности развиваются с опытом и они вносят вклад не только в счастливую и успешную жизнь, но и в интеллектуальные достижения.
Давайте определим, что мы имеем в виду под интеллектом. Индивидуальные показатели в любом когнитивном тесте с умеренной вероятностью предсказывают результат других когнитивных тестов. Широкая корреляция между разными умственными навыками указывает на существование общей рассудочной способности, часто называемой «g» и измеряемой (хотя и не точно) в тестах на IQ. Интеллект можно подразделить на знание (кристаллизованный интеллект) и логические навыки (интеллектуальный процесс).
Люди с лучшими мыслительными навыками более эффективно обрабатывают информацию, быстрее реагируют на стимулы и требуют меньшей активности мозга для решения проблем. Интеллект тесно связан с рабочей (кратковременной) памятью – способностью удерживать информацию, пока вы что-то делаете с ней. Содержимое рабочей памяти может быть простым (например, количество соли, необходимое для рецепта) или сложным (например, отслеживание шагов многоэтапного процесса решения задачи при одновременной оценке его верности). Люди с хорошими мыслительными навыками меньше отвлекаются и не сбиваются с ритма, когда возвращаются к работе после того, как временно переключили внимание на что-то другое.
В процессе детского развития навыки рассуждения впервые появляются в 2–3-летнем возрасте. Они быстро укрепляются в детстве и более постепенно в средней школе, выходя на плато в середине подросткового возраста. После этого они очень медленно ухудшаются в зрелом возрасте и быстрее в пожилом возрасте. С другой стороны, кристаллизованный интеллект продолжает улучшаться у взрослых людей и остается стабильным в пожилом возрасте, за исключением случаев старческого слабоумия.