Один из таких ученых, Пол Бах-и-Рита, изобрел первое устройство для помощи пациентам с разрушенными органами восприятия. Этот прибор позволяет человеку восстановить утраченные способности, поскольку обучает мозг откликаться на стимуляцию других частей его тела. Он заменяет одну сенсорную систему другой. Это происходит подобно тому, как слепой ориентируется в пространстве с помощью эхолокации (создает представление об окружающих предметах, анализируя звуки от постукивания своей трости) или с помощи осязания (когда «читает» пальцами шрифт Брайля)[108].
У одной пациентки Бах-и-Риты был настолько поврежден вестибулярный аппарат (система внутреннего уха, дающая нам чувство равновесия и ориентации в пространстве), что она не могла стоять, ходить и самостоятельно себя обслуживать. Ученый сделал для нее шлем с ватерпасами — он передавал электрические импульсы на 144 микроэлектрода. Все они уместились на полоске маленькой ленты, которую прикрепили к языку пациентки. Когда она наклоняла голову, электроды покалывали ее язык, словно пузырьки, но не беспорядочно, а в определенных местах в зависимости от направления и угла наклона головы. Научившись пользоваться устройством, женщина стала тренировать мозг и вестибулярную систему. Постепенно она научилась дольше сохранять чувство равновесия.
Другому пациенту, 35-летнему мужчине, потерявшему зрение в 13 лет, предложили шлем с маленькой видеокамерой, которая посылала сигналы на язык. Как объяснял Бах-и-Рита, видят не глаза, а мозг. Глаза поставляют человеку сенсорную информацию, которую мозг интерпретирует. Созданное ученым устройство обучало мозг интерпретировать информацию, поступающую от языка пациента, как зрительную. О замечательных результатах писала газета New York Times: пациент «находил дверные проемы, ловил катившиеся к нему мячи и впервые за 20 лет сыграл с маленькой дочерью в “камень, ножницы, бумага”. Со временем замена зрения функционирует все лучше. “Как будто мозг сам себя перепрошивает”, — сказал пациент»[109].
Еще одно изобретение ученого относится к проблеме метапознания, которую мы с вами уже рассмотрели. Действует прибор так: к груди пилота прикрепляются симуляторы, которые передают данные с приборной панели и помогают мозгу уловить изменения тангажа и скорости самолета (в определенных условиях полета такие изменения вестибулярный аппарат пилота зафиксировать не способен).
Нервные клетки — ученые называют их серым веществом — составляют большую часть головного мозга. Так называемое белое вещество состоит из связей-аксонов, соединенных с дендритами тел других нервных клеток, и миелиновых оболочек{11}, окружающих некоторые аксоны наподобие пластиковой обмотки электрического шнура. Как серое, так и белое вещество ученые интенсивно изучают, стремясь понять, как действуют компоненты, обусловливающие мышление и двигательную функцию организма, и как они меняются в течение жизни. Огромный вклад в эти исследования внесли недавние революционные достижения мозгового картирования{12}.
Масштабный проект по картированию нейронных связей — Human Connectome Project — запущен Национальным институтом здравоохранения США. (Слово сonnectome — «коннектом» — придумано для обозначения архитектуры нейронных сетей человеческого мозга по аналогии со словом «геном», которым был обозначен генетический код человека.) На сайтах исследовательских институтов, участвующих в проекте, выложены впечатляющие изображения волоконной архитектуры мозга: неоновая раскраска аксонов, похожих на провода, указывает направление передачи сигналов. Эти картинки напоминают сложнейшую электропроводку суперкомпьютеров 1970-х гг. Первые полученные учеными результаты очень интересны. В ходе исследования, проведенного в Университете Калифорнии в Лос-Анджелесе, сравнивалась синапсическая архитектура однояйцевых близнецов, имеющих одинаковые гены, и разнояйцевых близнецов, у которых совпадают только некоторые гены. Исследование подтвердило уже существующее предположение, что скорость процессов мышления определяется прочностью нейронных связей. А она, в свою очередь, на ранней стадии развития зависит преимущественно от генов. Однако созревание нервных сетей происходит медленнее, чем физическое развитие человека, — они продолжают расти и развиваться и в 40, и в 50, и в 60 лет. Их созревание отчасти заключается в утолщении миелиновых оболочек аксонов. Миелинизация обычно начинается в задних долях головного мозга и продвигается к передним. К совершеннолетию человека они добираются до лобных долей. Эта часть головного мозга отвечает за способность к целенаправленной деятельности, там протекают процессы высокоуровневого мышления, там на основе опыта формируются навыки.
Толщина миелиновой оболочки и способность к той или иной деятельности находятся в прямой зависимости, и, судя по данным исследований, чем больше мы практикуемся, тем больше миелина откладывается вдоль соответствующих нервных путей. Это увеличивает интенсивность и скорость прохождения электрических сигналов и, соответственно, нашу результативность. Например, высокая интенсивность занятий на фортепиано приводит к тому, что интенсивнее начинают миелинизироваться нервные волокна, связанные с мелкой моторикой и когнитивными процессами, участвующими в игре на музыкальном инструменте. У людей, которые музыкой не занимаются, эти изменения не наблюдались[110].
Исследование того, как формируются привычки, позволило по-новому взглянуть на нейропластичность. Совершая осознанные целенаправленные действия, мы активизируем одни нервные пути, а когда действия становятся автоматическими, привычными, — совсем другие. Автоматическими действиями управляет область, расположенная глубоко в головном мозге, базальное ядро — предположительно, в нем откладывается знание. К этому приводит углубленная практика определенного типа — прежде всего двигательных навыков и решения задач, требующих выполнения последовательных операций. Базальное ядро отвечает и за неосознанные действия, например за движение глазных яблок. По мнению ученых, в процессе кодирования этих знаний мозг как бы склеивает последовательности двигательных и когнитивных действий. Поэтому они могут выполняться как единое целое, без цепочки осознанных решений, которая существенно замедлила бы отклик. Такие действия становятся рефлекторными. То есть сначала мы сознательно приучаем себя выполнять эти действия для достижения какой-то цели, но со временем они становятся автоматическими реакциями на соответствующий раздражитель. Этот процесс — важная часть формирования привычки. Эта теория объясняет, каким образом спортсмен развивает способность реагировать на мгновенно меняющуюся ситуацию быстрее, чем ее можно обдумать, как пальцы музыканта двигаются быстрее мысли, а шахматист обучается прогнозировать бесчисленные вероятности дальнейших ходов и комбинаций на доске. Большинство из нас проявляют тот же самый талант, когда набирают текст на клавиатуре.
Другое фундаментальное свидетельство в пользу неувядающей способности мозга к изменениям дало следующее открытие: гиппокамп, часть головного мозга, где «собраны» знания и воспоминания, способен формировать новые нейроны на протяжении всей жизни. Этот процесс, названный нейрогенезом, предположительно играет ведущую роль в восстановлении мозга после физических повреждений. На нем же основана пожизненная способность человека к обучению. Взаимосвязь нейрогенезиса с обучением и памятью — это новая тема исследований. Но ученые уже доказали, что ускоренный рост новых нейронов в гиппокампе стимулирует ассоциативное обучение — когда разбирают взаимосвязи между не связанными напрямую объектами: например, между именами и лицами. Всплеск нейрогенеза начинается прежде, чем человек приступит к занятию (то есть мозг реагирует на само намерение учиться) и продолжается после его окончания. Это означает, что процесс нейрогенеза участвует в консолидации памяти и отчасти объясняет, почему долгосрочному запоминанию помогает интервальное обучение, припоминание и преодоление желательных трудностей[111].
Разумеется, обучение и запоминание — это нервные процессы. О нейропластичности свидетельствует то, что припоминание, интервальная практика, осмысление, изучение законов и построение ментальных моделей способствуют обучению и запоминанию. Это согласуется с представлениями ученых о том, что консолидация памяти ведет к умножению и упрочению нервных путей, которые позволяют нам вспоминать и применять знание. По словам Энн и Ричарда Барнет, интеллектуальное развитие человека — это «длящийся всю жизнь диалог врожденных склонностей и нашей собственной истории жизни»[112]. О содержании этого диалога мы и поговорим в последней части этой главы.
Можно ли изменить свой IQ?
Наш IQ — это продукт наследственности и влияния среды. В этом IQ похож на рост: главным образом он передается нам с генами. Но важную роль играет и то, что в последние десятилетия люди стали лучше питаться, поэтому каждое следующее поколение рождается все более рослым. Вот и показатели IQ во всех развитых странах мира устойчиво растут с 1932 г., когда начали проводиться стандартизованные выборки. Этот феномен назван эффектом Флинна — в честь ученого-политолога, который впервые привлек внимание общественности к этому факту[113]. В США за последние 60 лет средний IQ вырос на 18 баллов. Каждая возрастная группа, сдавшая тест на IQ, получила средний результат 100 баллов. То есть сегодняшние 100 баллов эквивалентны интеллекту, который 60 лет назад оценивался в 118 баллов. Увеличивается именно среднее значение. Для объяснения этого факта предлагаются различные теории. Самая достоверная из них утверждает: со временем учебные заведения, культура общества (например, влияние телевидения) и питание заметно меняются и это влияет на способности людей к языкам и математике — то есть на знания, которые оцениваются во время тестов на определение IQ.
Ричард Нисбетт в своей книге «Что такое интеллект и как его развить» (Intelligence and How to Get It) пишет, что в современном обществе распространены стимулы, которых некоторое время назад не существовало. Простой пример: пазл, который недавно входил в детский набор Happy Meals в McDonald’s, сложнее, чем головоломки, из которых в свое время состояли IQ-тесты для одаренных детей[114]. Нисбетт также пишет о «мультиплицирующем воздействии среды», предполагая, что высокий ребенок из баскетбольной секции разовьет такие спортивные данные, какие не сформируются у низкорослого ребенка с теми же потенциальными способностями. Или другой пример: любопытный ребенок, который всем активно интересуется, вырастет более умным, чем его столь же способный от природы, но нелюбопытный сверстник. Возможности получить знания растут в геометрической прогрессии. Генетическая разница между любопытным и равнодушным ребенком может быть ничтожной, но эффект мультиплицируется, умножается под влиянием окружения, в котором легко испытать любопытство и так же легко удовлетворить его.
Другой фактор социального окружения, влияющий на IQ, — это социально-экономическое положение семьи. Чем больше достаток и лучше образование родителей — тем качественнее питание ребенка и интенсивнее его образовательные стимулы. В среднем дети из благополучных семей набирают больше баллов в IQ-тесте, чем их сверстники из нуждающихся семей. Причем дети бедных родителей, усыновленные состоятельными семьями, обходят неусыновленных по этому показателю. То есть социально-экономическое положение их биологических родителей никакой роли при этом не играет.
Вопрос о том, можно ли увеличить IQ, сталкивается с противодействием и становится предметом бесчисленных исследований, что свидетельствует о громадной инерции научного мышления. В этой связи очень ценен один исчерпывающий обзор исследований, опубликованный в 2013 г. Помимо прочего, эти исследования изучали повышение интеллекта детей младшего возраста — поскольку авторы задали строгие критерии отбора материала для своего анализа. Достоверные результаты можно получить лишь на выборке населения в целом, а не каких-то искусственно выделенных групп. Исследование должно быть рандомным, отвечать критериям научного эксперимента, носить пролонгированный методичный характер, так что одного короткого вмешательства или элементарного тестирования недостаточно. Наконец, должны использоваться повсеместно принятые стандартизованные параметры интеллекта. Авторы обзора уделили основное внимание экспериментам с участием детей от предродового периода до пятилетнего возраста. Исследования, вписавшиеся в установленные ими критерии, охватили 37 000 испытуемых.
Каковы результаты? Питание влияет на IQ. Если рацион беременных, кормящих женщин и младенцев обогащен продуктами — источниками жирных кислот, это приводит к повышению IQ детей во всех социальных группах на 3,5–6,5 балла. Некоторые жирные кислоты представляют собой «строительный материал» для нервных клеток, которые наш организм не может производить самостоятельно. Так что полученные учеными результаты можно объяснить так: поступление этих кислот в организм извне обеспечивает формирование новых синапсов. Считается, что другие микроэлементы и витамины (скажем, железо и витамины группы В) тоже повышают IQ — но эти данные требуют дополнительной проверки, прежде чем выводы можно будет счесть окончательными.
Что касается влияния социальной среды, авторы обнаружили следующее. Участие детей из бедных семей в программах раннего обучения увеличивает их IQ более чем на 4 балла. Более чем на 7 баллов IQ увеличивается, если обучение ведется в учебных центрах, а не дома, где нет последовательного воздействия развивающих стимулов. (Под ранним обучением понимается насыщение окружающей среды ребенка развивающими стимулами. А также структурированные занятия с ребенком перед его поступлением в детский сад.) Дети из благополучных семей, имеющие все эти стимулы дома, возможно, не получат столь очевидного выигрыша от раннего участия в образовательных программах. Кроме того, не было обнаружено ни одного свидетельства в пользу очень популярного утверждения — будто чем раньше начать заниматься с детьми по развивающим программам, тем лучше. Полученные данные свидетельствуют о справедливости точки зрения Джона Брюэра: не надо относиться к первым годам жизни человека как к уникальному окну развития, которое скоро захлопнется.
Повышение IQ было зафиксировано в различных областях когнитивного развития. Если матерям из бедных семей давали средства на учебные пособия, книги и пазлы для детей, если им объясняли, как учить ребенка говорить и узнавать предметы в доме, то у детей повышался IQ. Матерям трехлетних детей из бедных семей объяснили, как полезно часто и подолгу разговаривать с малышами, задавать им вопросы, требующие развернутого ответа, — и IQ этих детей также вырос. Способствует повышению интеллекта и чтение с ребенком в возрасте четырех лет и младше, особенно если родители вовлекают ребенка в активное участие в этом процессе. Чтение ребенку старше четырех лет уже не приводит к повышению IQ, но по-прежнему способствует развитию его речи. Посещение детских дошкольных учреждений увеличивает IQ более чем на 4 балла, а если там преподают иностранный язык, — то на более 7 баллов. Как мы уже говорили, нет свидетельств того, что раннее обучение, занятия в детском саду или на курсах иностранного языка повышают IQ детей из благополучных семей: ведь они и так уже обладают необходимыми преимуществами интенсивной развивающей среды[115].
Можно ли натренировать мозг?
Что можно сказать о так называемых «развивающих играх»? На наших глазах сложилась целая индустрия онлайновых игр и обучающих видео, которые обещают повысить наш интеллект накачать наш мозг, словно мышцы культуриста. Большая часть этих продуктов разрабатывается на базе результатов одного швейцарского исследования, обнародованного в 2008 г. У него был крайне ограниченный масштаб, и во второй раз оно не проводилось[116]. Исследование было посвящено развитию «подвижного интеллекта» — способности к абстрактному мышлению, улавливанию взаимосвязей между неизвестными объектами и решению новых типов задач. Подвижный интеллект — один из двух типов интеллекта, составляющих наш IQ. Второй тип — это кристаллизованный интеллект, хранилище наших знаний, накопленных годами. Понятно, что кристаллизованный интеллект можно развить путем эффективного обучения и действенных приемов запоминания. Но подвижный?..
Ключевым фактором подвижного интеллекта человека является объем его оперативной памяти: то, сколько новых идей и взаимосвязей он может держать в уме, работая над проблемой — особенно если при этом что-то отвлекает. Во время исследования швейцарские ученые давали испытуемым задания, которые требовали от них все большего напряжения оперативной памяти. Надо было удержать в уме два разнородных стимула, и при этом на человека все дольше и дольше воздействовали отвлекающие факторы. Одним из стимулов была последовательность цифр, вторым — маленький световой квадратик, появлявшийся в произвольных точках экрана. Как цифры, так и расположение квадратика менялись каждые три секунды. Глядя на очередное расположение цифры и квадратика, испытуемый должен был определить, совпадает ли оно с сочетанием, имевшим место сколько-то повторений назад. Количество комбинаций между повторениями возрастало по мере продолжения эксперимента и требовало все большего напряжения оперативной памяти.