Ученые обнаружили еще один интересный факт. При обучении животного какому-либо навыку нейроны не только становятся более быстрыми, но и из-за увеличения скорости их активации возрастает ясность передаваемых ими сигналов. У более быстрых нейронов повышается способность к одновременной активации — что делает их лучшими командными игроками, — установлению связей и формированию групп нейронов, испускающих более ясные и сильные сигналы. Это очень важный момент, так как сильный сигнал оказывает большее влияние на мозг. Когда мы хотим запомнить что-то из услышанного, то должны слышать это ясно и четко, причем ясность здесь определяется отчетливостью первоначального сигнала.
Наконец, Мерцених выяснил, что в долгосрочных пластических изменениях важную роль играет внимание. В ходе многочисленных экспериментов он обнаружил, что продолжительные изменения имели место только тогда, когда обезьяны проявляли неослабный интерес к происходящему. Когда животные выполняли задания автоматически, не уделяя этому особого внимания, карты их мозга менялись, но эти изменения длились недолго. Мы часто превозносим «способность к работе со многими задачами». Однако даже если вы способны к обучению в условиях распыленного внимания, такая распыленность не способствует устойчивым изменениям карты мозга.
И снова о детском развитии
Когда Мерцених был ребенком, двоюродная сестра его матери, преподаватель начальной школы в Висконсине, была выбрана учителем года всех Соединенных Штатов. После церемонии награждения, проходившей в Белом доме, она навестила семью Мерцених в Орегоне.
«Моя мать, — вспоминает он, — задала ей ни к чему не обязывающий вопрос типа тех, которые часто звучат в разговорах: „Что главное в твоей работе?“ На что ее двоюродная сестра ответила: „Ну, детей нужно тестировать, когда они приходят в школу, чтобы понять, стоит ли ими заниматься. Если они стоят того, то ты уделяешь им свое внимание и при этом не тратишь впустую время на тех, кто этого не стоит“. Именно так она и сказала. И, знаете, так или иначе, этот ответ отражает то, как люди обращались и обращаются с детьми, непохожими на других. Представление о том, что ваши мозговые ресурсы постоянны и не могут быть существенно улучшены или изменены, крайне деструктивно».
В период проведения своих экспериментов в области нейропластичности Мерцених узнал о работе Паулы Таллал из Университета Рутгерса, которая занималась изучением причин проблем, возникающих у детей при обучении чтению. Примерно от 5 до 10 процентов детей дошкольного возраста имеют речевые затруднения, которые мешают им читать, писать или даже следовать указаниям. Иногда таких детей называют дислексиками (от слова «дислексия»).
Дети начинают разговаривать, используя сочетания согласных и гласных, например, повторяя «да, да, да» и «ба, ба, ба». Во многих странах, говорящих на разных языках, первые слова, произносимые детьми, состоят из таких сочетаний — нередко это слова «мама», «папа», «пи-пи» и так далее. Исследования Таллал показали, что для детей с речевыми затруднениями характерны проблемы с обработкой слуховой информации, включающей в себя типичные быстро произносимые сочетания согласных и гласных, которые называют «быстрыми частями речи». Детям сложно правильно их расслышать и, соответственно, точно воспроизвести.
Мерцених считал, что у таких детей нейроны слуховой зоны коры активируются слишком медленно, поэтому они не могут отличить два похожих звука или определить последовательность двух звуков, когда те звучат близко друг к другу. Эти дети часто не улавливают на слух начало слогов или изменения звуков внутри слога. Как правило, после обработки звука нейроны готовы к новой активации после отдыха, продолжающегося примерно 30 миллисекунд. Восьмидесяти процентам детей с нарушениями речи для этого требуется как минимум в три раза больше времени, поэтому они теряют большие объемы языковой информации.
При изучении моделей активации нейронов у таких детей фиксируемые сигналы носили неясный характер. «Они были неясными как на входе, так и на выходе», — говорит Мерцених.
Неудовлетворительная способность различать элементы языка становится причиной проблем с выполнением всех языковых задач: проблем со словарным запасом, пониманием, речью, чтением и письмом. Из-за того, что такие дети затрачивают много энергии на расшифровку слов (детям по-прежнему приходится заниматься определением различия между: «да, да, да» и «ба, ба, ба»), они склонны к использованию более коротких предложений и не могут тренировать свою память для составления длинных предложений.
Когда Таллал впервые выявила все это, у нее возникло опасение, что такие дети «неисправимы» — и невозможно им помочь. Но это было до того, как она и Мерцених объединили свои силы.
Программа для детей с речевыми нарушениями и проблемами в обучении
В 1996 году Мерцених, Паула Таллал, Билл Дженкинс и один из коллег Таллал, психолог Стив Миллер, создали компанию Scientific Learning, работа которой полностью посвящена использованию результатов исследований в области нейропластичности — призвана помочь людям перепрограммировать свой мозг.
Главный офис компании находится в деловой части Окленда, штат Калифорния, и располагается в шикарном здании под названием «Ротонда» с овальным стеклянным куполом высотой 120 футов (40 м), края которого украшены сусальным золотом. Входя в это здание, вы словно попадаете в другой мир. В Scientific Learning работают детские психологи, специалисты по нейропластичности, по человеческой мотивации и патологии речи, инженеры, программисты и художники-мультипликаторы.
Я уже упоминал «Fast ForWord» — название обучающей программы, которую компания разработала для детей с речевыми нарушениями и проблемами в обучении. Эта программа позволяет тренировать любую основную функцию мозга, связанную с языком, начиная с расшифровки звуков и заканчивая пониманием — своего рода перекрестное мозговое обучение.
Программа включает в себя семь упражнений для мозга. Одна из них помогает детям совершенствовать способность различать короткие и длинные звуки. Например, по экрану монитора пролетает корова, издающая мычащие звуки. Ребенок должен поймать корову с помощью курсора и удерживать на месте нажатием кнопки мыши. Затем неожиданно длительность звука «му» едва заметно меняется. В этот момент ребенок должен отпустить корову и дать ей улететь. Тот, кто отпускает корову сразу же после изменения звука, набирает очки.
В другой игре дети учатся различать сочетания согласных и гласных звуков, которые легко перепутать, такие как «ба» и «да». Сначала эти сочетания появляются на небольшой скорости, как в обычной речи, а затем скорость их появления увеличивается. С помощью еще одной игры детей учат запоминать и сопоставлять звуки. «Быстрые части речи» используются во всех упражнениях, но их озвучивание замедляется с помощью компьютеров, чтобы дети с речевыми нарушениями могли слышать их и формировать для них четкие карты; затем по мере выполнения упражнений скорость озвучивания увеличивается.
Когда ребенок достигает поставленной перед ним цели, происходит что-то забавное: персонаж мультфильма съедает ответ, зарабатывает несварение желудка, корчит комичную рожицу или делает смешное движение, которое достаточно неожиданно, чтобы удержать внимание ребенка. Это «вознаграждение» — важная часть программы, поскольку каждый раз, когда ребенок получает такое поощрение, его мозг выделяет такие медиаторы, как допамин и ацетилхолин, которые способствуют закреплению тех изменений карты, которые только что произошли. (Допамин усиливает вознаграждение, а ацетилхолин помогает мозгу «настраивать» и оттачивать воспоминания.)
Дети с менее выраженными нарушениями обычно работают с программой Fast ForWord один час и сорок минут в день пять раз в неделю в течение нескольких недель, а те, чьи нарушения более выражены, занимаются восемь — двенадцать недель.
Первые результаты исследования, опубликованные в журнале Science в январе 1996 года, были удивительными. Детей с нарушениями речи разделили на две группы — члены одной выполняли упражнения по программе Fast ForWord, а члены контрольной группы играли в компьютерную игру, похожую на ту, что была создана в рамках программы, но не тренирующую ускоренную обработку речи. В обе группы отбирали детей одинакового возраста с похожими коэффициентами умственного развития и языковыми навыками (проблемами). У детей, работавших с программой Fast ForWord, наблюдалось значительное улучшение результатов стандартного тестирования обработки речевой, языковой и слуховой информации. На момент окончания обучения они получали нормальное или превышающее норму количество баллов за владение языком, а повторное тестирование спустя шесть недель показало устойчивое сохранение достигнутых ими успехов. Они добились гораздо больших улучшений, чем дети в контрольной группе.
