Тайны мозга вашего ребенка Вонг Сэм

Глава 23

Вдохновение свыше: музыка

Возраст: от рождения до девяти лет

Значительная часть этой книги была написана под аккомпанемент 3-летней дочери Сэма, снова и снова запускавшей песни группы ABBA из мюзикла Mamma Mia. Вероятно, вы заметили: когда ваш ребенок занят чем-то связанным с музыкой, он сохраняет сосредоточенность в течение долгого времени, и ему это очень нравится. Независимо от того, напевает ли он любимую мелодию или играет на музыкальном инструменте, в музыке есть что-то, способное удерживать его внимание до получаса, что для маленького ребенка представляет целую вечность (и, возможно, для всех, кто ее слушает).

Родители часто пытаются укрепить эту связь с помощью уроков. Они имеют не только эстетическую, но и практическую цель: убеждая детей больше заниматься музыкой, многие родители надеются улучшить их интеллект. Поэтому когда Сэм был ребенком, родители пытались научить его играть на аккордеоне (из этого ничего не вышло), потом на скрипке и наконец на фортепиано, – этому он все-таки научился. Такие программы, как «Маленькие умницы», утверждают, что они делают детей умнее, просто знакомя их с музыкой с самого раннего возраста.

Приносят ли подобные меры реальную пользу? Исследования не дают однозначного ответа на этот вопрос. Слушая музыку, дети не становятся умнее, но у них улучшается настроение, что приводит к вторичным благотворным эффектам. С другой стороны, есть свидетельства непосредственной пользы от обучения игре на музыкальных инструментах. Тем не менее в обоих случаях к выводам исследователей нужно относиться с осторожностью (см. врезку «Практический совет: польза музыкальных и сценических занятий»).

Мозг реагирует на музыку почти с самого начала жизни, и музыкальные способности продолжают развиваться до 9 лет и далее. Как мы обсуждали в главе 2, развитие мозга происходит от задних отделов к передним: первым формируется ствол мозга, за которым следуют структуры среднего мозга и неокортекс. Эта общая последовательность отражается в порядке развития способности ребенка понимать музыку.

Музыкальное восприятие появляется вскоре после рождения и становится очевидным к концу первого года жизни. С самого начала младенцы предпочитают высокие голоса низким, а также песни, специально предназначенные для них или спетые нежным голосом. Младенцы также воспринимают сложные звуки, такие как фортепианные ноты, сочетающие несколько разных частот.

Младенцы даже имеют врожденное представление о том, какие ноты сочетаются друг с другом. Один пример – консонанс, который возникает, когда частота звучания одной ноты является простым сомножителем частоты другой ноты. Например, сочетание 2 к 1 дает идеальную октаву, а 3 к 2 большую квинту. Консонанс встречается в большинстве песен, в том числе простые детские песенки, такие как «Twinkle, twinkle, little star». Диссонанс используется для музыкальных эффектов. Его также можно слышать, когда ваш ребенок колотит кулаком по клавишам пианино. Младенцы дольше смотрят на источник звука, когда нота сопровождается консонантной, а не диссонансной нотой, такой как увеличенная кварта (фа-диез в сопровождении до – соотношение 25 к 32). Такое предпочтение можно видеть у младенцев уже в 2-месячном возрасте. А вот диссонанс настолько уменьшает интерес ребенка, что если он происходит в начале эксперимента, то младенец отворачивается и перестает смотреть на динамики.

Помимо консонанса младенцы воспринимают различные тональные структуры. Причем 8-месячные малыши одинаково хорошо распознают изменения в западных и индонезийских гаммах, которые довольно различны, не считая сходства на уровне основной октавы. Эта способность появляется примерно в то же время, когда младенцы начинают отличать гласные и согласные звуки своего родного языка от других языков (см. главу 6). Однако на Западе взрослые и дети старшего возраста гораздо лучше распознают западные гаммы. Младенцы в равной степени открыты к разным ритмическим структурам тех или иных культур. Музыкальные способности – это еще один пример того, как мозг настраивается на местную обстановку в процессе своего развития.

Миф: эффект Моцарта

Вера в то, что пассивное восприятие приводит к улучшению интеллекта, является широко распространенной. Говорят, будто младенцы становятся умнее, слушая классическую музыку. У этой идеи нет ясных научных доказательств. В 1993 году в научном журнале Nature появилось сообщение, где говорилось, что прослушивание сонаты Моцарта непосредственно перед экспериментом улучшало показатели студентов при решении сложной мыслительной задачи на пространственное мышление. Исследователи подсчитали, что эффект эквивалентен 8-9 пунктам по шкале IQ Стэнфорда—Бине. Правда, журналисты не особенно заинтересовались этой находкой после ее публикации.

Поворотным моментом в популярности этой идеи стало издание влиятельного бестселлера «Эффект Моцарта» Дона Кемпбелла. Увлечение стало массовым, когда губернатор Джорджии Зелл Миллер исполнил «Оду к радости» Бетховена перед законодательным собранием и убедил правительство штата потратить 105 тыс. долларов для рассылки компакт-дисков с классической музыкой всем родителям новорожденных детей в штате. Почти 20 лет спустя идея о том, что классическая музыка делает младенцев умнее, бессчетное количество раз повторялась в газетах, книгах и журналах. Она знакома людям в десятках стран. В пересказе истории об эффекте Моцарта студентов колледжа все чаще заменяли детьми или младенцами. Некоторые журналисты исходили из того, что показатели студентов можно перенести на младенцев, но другие просто не знали о первоначальном эксперименте.

С 1993 года ученые с неоднозначным успехом пытались повторить эксперимент со студентами колледжа. Ближе всего к опробованию этой идеи на младенцах подошел вывод, что дошкольники несколько лучше справляются с когнитивными тестами после прослушивания детских песен, соответствующих их возрасту. Но даже здесь, как и в случае со студентами, слушавшими Моцарта, эффект был недолговечным и скорее всего связан с улучшением их настроения{Не вполне понятно, почему авторы так очевидно стараются опровергнуть этот «миф», но притом не приводят никаких определенных данных, доказательно его опровергающих. – Прим. ред.}.

Младенцы воспринимают основные элементы музыки, как и языка, задолго до того, как учатся воспроизводить ее. Одним из примеров является ритм и размер. С помощью метода раннего детского обучения в области музыки и движения – Kindermusik – младенцев знакомили с ритмом, похлопывая их по колену в простом повторяющемся темпе. Через 2 минуты такого похлопывания ребенок больше интересовался новыми ритмами этого типа, в отличие от ритмов, акцентировавших каждый третий хлопок в ритме вальса. Тот же самый эффект происходит в обратном порядке, если детей сначала похлопывают в ритме вальса. Движение влияет на слуховое восприятие ритма у младенцев, и такие курсы, как Kindermusik, могут улучшить развитие ритмических предпочтений, характерных для данной культуры.

В дошкольном возрасте появляются дополнительные способности. К 4 годам дети хорошо умеют определять разную интенсивность (громкость), частоту (высоту звука) и, наконец, продолжительность тона. Интенсивность и частота звука обрабатываются в базовых слуховых структурах мозга, которые формируются раньше, а обработка длительности звука происходит в неокортексе, который созревает позднее. Этот процесс развития зависит от опыта. У глухих детей, получающих импланты внутреннего уха, он задерживается из-за периода депривации, хотя обработка ритма происходит нормально. Потребность в обучении объясняет, почему маленьким детям трудно поддерживать ритм или мелодию.

Примерно в это же время дети овладевают более сложными аспектами музыки: тональностью и гармонией. Уже в 3 года дети различают, находятся ли ноты в одной тональности, могут определять диссонансные ноты в знакомой песне и даже приспосабливать высоту своего голоса к голосу другого певца. В этом возрасте дети также начинают различать гармонию между совместно исполненными нотами; эта способность полностью развивается к 6 годам. Предпочтения в отношении тональности и гармонии развиваются музыкальной тренировкой. Прогресс в этих областях улучшает общие музыкальные способности, которые к 9 годам формируются полностью. К 9 годам родители и учителя могут получить представление о музыкальных способностях ребенка.

Практический совет: польза музыкальных и сценических занятий

Прослушивание классической музыки едва ли поможет развитию мозга ваших детей, но как насчет того, чтобы они сами исполняли музыку?

Уроки музыки безусловно улучшают музыкальные способности детей. Прогресс очевиден уже в возрасте 3 лет и продолжается по мере совершенствования музыкального образования. Но становится ли ваш ребенок умнее в результате музыкальной подготовки? Журналы по психологии полны исследований, доказывающих, что музыкальные занятия улучшают зрительные, моторные и математические навыки и укрепляют внимание. Но у этих исследований есть один изъян: почти все они являются коррелятивными (соотносительными). Возможно, люди с музыкальным образованием, участвовавшие в них, с самого начала были умнее. Они часто происходят из семей с высоким социально-экономическим статусом, а их родители, оплачивавшие музыкальные уроки, обычно лучше образованны и материально обеспечены.

Психолог Э. Гленн Шелленберг решил устранить эту переменную. Он разместил рекламные объявления, приглашавшие семьи с 6-летними детьми на бесплатные уроки художественного творчества. Детей разделили на четыре группы: обычные уроки игры на фортепьяно, вокальные занятия, сценические уроки и размещение в списке ожидания в течение одного года (после чего дети получали обещанные уроки). Дети, участвовавшие в сценических уроках и находившиеся в списке ожидания, образовали две контрольные группы, с которыми впоследствии сравнивали две другие группы. Уроки музыки проходили в престижной Королевской консерватории Торонто.

Дети проходили стандартные тесты на IQ до начала занятий, а затем через 36 недель. В целом дети, посещавшие музыкальные занятия, набирали на 3 пункта больше в тестах на IQ, чем дети из двух контрольных групп, чьи результаты были сходными. Эти различия распределялись по категориям, в том числе сопротивляемость отвлекающим факторам, скорость обработки, вербальное понимание и математические вычисления. Размер эффекта был умеренным (= 0,35; см. диаграмму в главе 5). Таким образом, средний ребенок, посещавший уроки музыки, имел лучший показатель IQ, чем 62% детей из контрольной группы.

Сценические занятия неожиданно принесли большую пользу благодаря социальной адаптации. Дети, посещавшие уроки драмы в консерватории, показали явное улучшение по шкале приспособляемости и других социальных навыков. Размер эффекта составил 0,57, т. е. средний ребенок, посещавший сценические занятия, имел более высокий показатель, чем 72% детей в остальных группах. Этот эффект достаточно значим, чтобы перемена, произошедшая с вашим ребенком, была заметна. Возможно, занятия по вживанию в роль другого человека увеличили активность тех отделов мозга, которые участвуют в ежедневном общении с другими людьми.

В целом любые занятия оказывают воздействие на способности мозга. Уроки музыки имеют дополнительные преимущества, которые распространяются на ряд когнитивных способностей. Возможно, потому, что они тренируют внимание, или потому, что исполнение музыки требует согласованного взаимодействия многих областей мозга. В конце концов польза оказывается небольшой, но вполне реальной.

Это тем более хорошо, если вашему ребенку нравится играть на музыкальном инструменте. К тому же он будет получать больше удовольствия от музыки в зрелом возрасте. Итак, польза музыкальной подготовки выходит за утилитарные рамки. Тренировка позволяет вашему ребенку воспринимать музыку на более глубоком уровне и вносит вклад в его пожизненную любовь к музыке.

Как можно ожидать, многие структуры мозга, отражающие музыкальные способности, имеют слуховую функцию. Слуховая кора, которая находится в височной доле, под височно-теменной бороздой, является главным ентром обработки музыкальной информации. Слуховая кора в основном находится в области поперечных височных извилин (или извилины Гешля) и так называемой височной площадки (planum temporale), размер которых стабилизируется примерно к 7 годам. Полушария выполняют специализированные функции: основная частота ноты обрабатывается в левом полушарии, а ее спектральная высота (фактические частоты, которые содержатся в ноте) – в правом полушарии.

У взрослых размер этих областей тесно связан с музыкальными способностями – это самая большая известная структурная вариация, связанная со специфическими талантами у людей. Опытные музыканты, и профессионалы, и любители, имеют почти вдвое больше серого вещества в передне-медиальной части извилин Гешля по сравнению с немузыкантами. Дополнительное серое вещество проявляет активность, когда музыкант слышит аккорд. Его мозг подает характерные сигналы продолжительностью от 15 до 50 миллисекунд после услышанного звука, что значительно больше, чем у обычных людей. Сигнал у музыкантов в 50 миллисекунд – в 5 раз больше, чем у всех остальных.

Эти данные свидетельствуют о том, что можно предсказать музыкальные способности на основе анатомии мозга. До некоторой степени это правда: объем серого вещества в передне-медиальной части извилин Гешля (поперечных височных извилин) связан с музыкальными способностями с коэффициентом корреляции «r» около 0,7. Отсюда можно сделать вывод, что если у взрослого человека объем серого вещества в этой части мозга превышает средний, то он с вероятностью 3:1 имеет музыкальные способности выше средних.

Музыкальные способности можно предсказать на основе анатомии мозга.

Влияет ли опыт на размер этой области головного мозга? Намек на такую возможность можно найти в белом веществе, где находятся дальние соединения между разными отделами мозга. Эти дальние соединения в белом веществе у профессиональных музыкантов организованы иначе, чем у остальных людей. Если музыкальная подготовка начинается в раннем детстве или продолжается достаточно долго, обсуждаемые отличия увеличиваются. Таким образом продолжительные занятия в детстве приводят к существенным изменениям (наряду с навыками, добытыми тяжким трудом). Правда, сохраняется вероятность, что дети с увеличенной зоной поперечных височных извилин с самого начала имели большую склонность к музыкальным занятиям.

Новые убедительные свидетельства дает перспективное исследование, в котором две группы детей находились под наблюдением в течение 15 месяцев. В одной группе проводились еженедельные уроки игры на пианино, а другая группа участвовала в школьных музыкальных занятиях, включавших пение и игру на ударных инструментах. В начале исследования, когда средний возраст детей составлял 6 лет, у них не наблюдалось различий в структуре указанных областей мозга, но в итоге группа уроков игры на пианино имела больший объем поперечных височных извилин и мозолистого тела. Увеличение размеров мозолистого тела (corpus callosum), которое соединяет два полушария мозга, приводит к более быстрой коммуникации между ними, что способствует хорошей координации движений, выполняемых обеими руками.

У детей, которые впоследствии стали музыкантами, различие в размерах мозолистого тела сохранилось и в зрелом возрасте. Было отмечено также некоторое увеличение области поперечных височных извилин, но оно не достигло статистически значимой величины. Возможно, более продолжительные исследования показали бы значимое увеличение этого участка по мере накопления опыта.

Обработка мелодий задействует дополнительные области мозга в височной и лобной части неокортекса. Эти области задействованы в тональной рабочей памяти – например, позволяют запоминать мелодию.

Исполнение музыки тоже вовлекает в действие новые участки мозга, поскольку музыкант должен осуществлять точно рассчитанные по времени последовательности мелких движений.

В экспериментах по сканированию мозга активность во время обучения и исполнения охватывает моторные регионы неокортекса, а также базальные ганглии и мозжечок – у профессиональных музыкантов и у любителей. Эти структуры мозга необходимы для инициации и направления движения. В случае музыки особенно повышенные требования предъявляются к координации слухового восприятия с мелкими, тонкими и точными движениями. Достижение этой координации в головном мозге является очень активной областью исследований.

Те же области мозга, а также теменные доли неокортекса активируются при прослушивании музыкальных последовательностей. Мозжечок активен как у музыкантов, так и у тех, кто слушает музыку; это значит, что он участвует как в точных расчетах, так и в обработке чисто слуховой информации.

Еще больше зон головного мозга активируется при прослушивании сложных последовательностей и сочетаний аккордов.

Такая повышенная активность мозга неудивительна, если подумать о сложности запоминания музыкальных последовательностей. Постарайтесь запомнить следующую цифровую последовательность: 1, 1, 3, 5, 5, 8, 4, 4, 5, 6, 5.

Конечно, это можно сделать, но вам придется несколько раз отрепетировать ее. А что если перевести числа в музыкальные ноты следующим образом?

Даже человек, не интересующийся музыкой, может запомнить эту мелодию. Добавьте ритм и гармонию (возможно, вы уже это сделали, если знаете песню), и фрагмент станет еще более сложным. Дополнительное свойство музыки заключается в том, что она запускает механизмы памяти и создает последовательности со сложной структурой.

В этом отношении студенты музыкальных учреждений достигают высокого уровня мастерства, что значительно улучшает способность направлять и организовывать активность мозга. Музыка создает основу для интеллектуальных подвигов, которые иначе были бы труднодостижимы.

Глава 24

В мире цифр: математика

Возраст: от рождения до двадцати лет

По знаменитому выражению Барби, «уроки математики – это круто!», причем не только для девочек, но и для всех остальных. Мозг вашего ребенка оптимизирован для быстрого решения повседневных проблем. Это значит, что он менее приспособлен к решению алгебраического уравнения, чем к решению дилеммы, стоит ли ударить того ребенка, который только что обидел его (разумеется, этот расчет требует некоторых вычислительных способностей, так как важно определить, не больше ли у обидчика друзей поблизости, чем у него самого).

Маленькие дети и многие животные могут решать такие приблизительные количественные задачи. Это первоначальное чувство может сочетаться со способностью нашего вида создавать символы формальной математики и манипулировать ими, что наблюдается в одних обществах, а в других нет. На самом деле математика, столь негостеприимное место для «детей-одуванчиков», является удивительно плодородной почвой.

В последние несколько десятилетий возможности нашей оценки способности младенцев формировать количественные представления значительно улучшились. Младенцы выражают удивление более долгим взглядом (см. главу 1), если один предмет скрывается за ширмой, а потом оттуда появляются два предмета. Если младенец видит, как кукла Микки-Мауса скрывается за ширмой, а потом оттуда появляется грузовик, его это не интересует. Если же он видит, как кукла появляется вместе со второй куклой, то долгий взгляд свидетельствует об удивлении ребенка. Эта способность замечать дополнительный объект – «раздвоение» Микки-Мауса – является необходимым компонентом формирования количественных концепций.

Такая способность распространяется не только на малые количества. Когда шестимесячный младенец видит ряд картинок, каждая из которых содержит несколько объектов (точек, лиц и т.д.), он замечает, когда количество удваивается либо уменьшается наполовину. Это общее ощущение множественности тоже улучшается с возрастом. Если младенцы могут распознать соотношение 1:2 – например, сравнивая 4 и 8 или 6 и 12 объектов – без каких-либо расчетов, то взрослые могут распознать более сложное соотношение 7:8.

Определение численности или умение проводить различие между группами разного размера является способностью, которой обладают все люди. Другая универсальная способность, которая называется субитизацией, относится к умению мгновенно определять малое количество без расчетов. Этот термин происходит от латинского слова subitus, что означает «внезапный». Определение численности и субитизация присутствуют и у других животных, в том числе у мышей, собак и даже у голубей. Это важное преимущество для выживания, так как позволяет нам оценивать количество чего угодно: от источников пищи до возможных врагов. Например, группа в львином прайде по-разному реагирует на рев чужаков в зависимости от того, скольких львов они слышат и сколько членов насчитывает их собственная группа. Если чужаки превосходят их числом, они обращаются за поддержкой к остальной части прайда. Сходным образом шимпанзе избегают конфликтов с другими группами, если уступают им по численности.

Одна из причин, по которым понадобилось так много времени, чтобы выяснить наличие этого чувства у маленьких детей, заключается в том, что ранние исследователи (например, Пиаже) задавали неправильные вопросы. Если спросить «в каком ряду больше предметов?», дети в возрасте 3–4 лет укажут на меньшее количество глиняных шариков, если этот ряд был разложен так, чтобы казаться длиннее. Но замените глиняные шарики шоколадными конфетами, которые дети могут получить сразу же после ответа, и они покажут гораздо лучший результат. В ретроспективе становится понятно, что прежние исследователи тестировали два разных фактора: чувство числа и способность ясно выразить его. Ваша 3-летняя дочь знает, но не говорит. Если ее рот набит шоколадными конфетами, то степень ее познаний остается недоступна для задающего вопросы.

Как ни странно, более младшие 2-летние дети прекрасно справляются с задачей, будь то глиняные шарики или конфеты. Этот результат подразумевает, что в этом возрасте у детей есть чувство численности, но они утрачивают это абстрактное чувство примерно через один год. Что может происходить? Вероятно, в возрасте 3–4 лет детский мозг находится в процессе перехода от интуитивного понимания количества предметов к представлению об абстрактных числах, которое появляется позднее. К 5 годам, когда все приходит в норму, ребенок просто считает шарики и, возможно, хочет, чтобы их заменили конфетами.

Стремление взять конфету может показаться первобытным, но так и есть на самом деле. Опыт показывает, что шимпанзе тоже могут проводить с числами мысленную операцию, которая напоминает сложение. Если шимпанзе последовательно показывают два подноса с разным количеством шоколадок, он может определить, большим или меньшим будет их сумма по сравнению с количеством шоколадок на третьем подносе. Рудименты арифметических способностей эволюционно старше нашего вида и являются одной из граней «внутренней обезьяны» вашего малыша.

Чувство количества активирует сходные участки мозга у людей и обезьян. Числовая информация представлена в лобных и задних отделах теменных долей. Одним из ключевых мест является внутритеменная борозда, скрытый участок коры, где представлен семантический смысл числа (например, «семнадцать»). Когда этот участок мозга поврежден, люди могут давать лишь приблизительные, а не точные ответы – примерно на уровне шимпанзе.

Эта способность чувствовать количество привела ученых к предположению, что мозг представляет сравнительную численность, как бы опираясь на мысленный цифровой ряд. Мозг как будто создает образное упорядоченное представление, сродни делениям на линейке. Например, когда нас просят сказать, какое из двух чисел больше, нам требуется больше времени на ответ, если два числа находятся рядом (8 и 7), чем если они дальше отстоят друг от друга (8 и 2), как будто близкие числа действительно находятся ближе в нашем мысленном пространстве. Сравнение близких чисел приводит к большей активности во внутритеменной борозде.

Можно ли развить способность ребенка к оценке количества еще до того, как он научится считать?

У обезьян есть нейроны в правой и левой внутритеменнной борозде, которые активируются, когда животное сталкивается с конкретным количеством предметов. В целом эти области мозга являются частью более крупной системы, определяющей положение предметов, в том числе их количество и перемещение.

Способность теменной коры отвечать на вопрос «где?» (см. главу 10) охватывает множество функций. Задняя часть теменной коры становится активной у обезьян и людей в сочетании с движениями глаз. По отношению к математике неврологи отметили интересную дополнительную способность этого участка мозга. Они просили испытуемых, лежащих в сканере функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), выполнять простые арифметические расчеты. Одни и те же участки активизировались, когда люди выполняли мысленное сложение и вычитание, хотя их глаза не двигались. Соседние участки со множеством общих соединений тесно связаны со зрительными функциями, такими как быстрые движения глаз (саккады), направление внимания и определение движения зрительных образов. Поэтому наши зрительные способности могут быть связаны с мысленным цифровым рядом. Схему активности задней теменной коры даже можно использовать для предсказания (со средней степенью точности), занимается ли человек сложением или вычитанием.

Это на первый взгляд странное перекрытие между командами, управляющими движением глаз, и базовыми арифметическими способностями указывает на то, что некоторые аспекты обработки абстракций в мозге построены на нашей способности к взаимодействию с реальным миром. Многие когнитивные способности, помимо арифметики, можно «воплотить» сходным образом. Иными словами, мы способны мыслить абстрактно несмотря на то, что наш мозг развивался для более конкретных действий, таких как поиски добычи или тропы в лесу.

Переход от приблизительных расчетов к точным образам формальной математики требует символической репрезентации чисел. Эта способность приходит вместе со знанием языка, который является сложным средством эффективной передачи информации. Попугаев, дельфинов, макак и шимпанзе можно обучить пользоваться символами для отображения чисел. Например, две макаки по имени Абель и Бакир догадывались выбрать большую из двух цифр, чтобы получить большее количество сладостей. В большинстве случаев животные не могут с помощью символов выполнять операции сложения и вычитания. Одним исключением является шимпанзе по имени Шеба, которая после нескольких лет обучения научилась выполнять простое сложение.

Практический совет: стереотипы и выполнение тестов

Показатели людей значительно изменяются, если им напоминают о неком стереотипе сразу же перед экзаменом – даже если нужно всего лишь отметить галочкой женский или мужской пол. Любой негативный стереотип может ухудшить показатели, особенно когда люди считают, что тест предназначен для выявления различий между группами. Стереотипы можно активировать, даже если тестируемые не подозревают о напоминании, например, когда на мониторе компьютера быстро мелькали лица афроамериканцев.

Еще более любопытно, что эти эффекты могут наблюдаться у людей, которые не являются членами группы, с которой связан предъявляемый стереотип. Например, молодые люди начинают ходить медленнее, когда слышат о пожилых людях.

Это происходит потому, что мысль о стереотипе забирает ресурсы рабочей памяти, которые иначе были бы использованы для выполнения теста.

Эту проблему можно минимизировать при небольшом усилии. В стандартизированных тестах следует собирать демографическую информацию в конце листа с ответами.

Этот эффект также работает в обратном направлении: девушки лучше справляются с математическим тестом после того, как послушают лекцию о знаменитых женщинах-математиках.

Большинство людей принадлежат более чем к одной группе, поэтому самым практичным подходом будет привлечение позитивных стереотипов. Например, задача на мысленное вращение объектов (как мы упоминали) связана со значительными тендерными различиями – мужчины справляются с ней быстрее и точнее, чем женщины.

Когда женщинам перед тестом напоминали об их половой принадлежности, они набирали лишь 64% правильных ответов по сравнению с мужчинами. С другой стороны, когда им напоминали, что они являются студентками частного колледжа, женщины набирали 86% правильных ответов по сравнению с мужчинами.

Мужчины лучше справлялись с задачей, когда получали напоминание о своей половой принадлежности, а женщины показывали лучший результат, когда им напоминали, что они учатся в элитном учебном заведении.

При этом разрыв между мужскими и женскими результатами составлял лишь 1/3. Эта разница, скорее всего, является реальным тендерным различием, хотя единичный выброс тестостерона временно улучшает показатели женщин при выполнении этого теста.

Использование стереотипов является сильной тенденцией, которая вряд ли исчезнет в ближайшем будущем (см. врезку «Знаете ли вы? Стереотипы и социализация»).

Вместо этого мы рекомендуем пользоваться преимуществами «обходных путей» головного мозга, напоминая вашим детям о стереотипах, которые улучшают их показатели.

Хотя люди обладают способностью к умственным арифметическим и математическим вычислениям, они не всегда пользуются ею. Исследователи Станислав Дехейн и Пьер Пика изучали амазонское племя мундуруку, не знавшее арифметики и имевшее очень мало слов для обозначения количества. Некоторые слова использовались для точных обозначений (пуг ма – один, хеп хеп – два), но большинство имеет ориентировочное значение (эбапуг – между тремя и пятью, эбадипдип – между тремя и семью). Мундуруку выполняют приблизительное сложение больших групп предметов на очень хорошем уровне, действуя с такой же точностью, как взрослые люди на Западе, знакомые с числами. При этом точный подсчет небольших чисел находится за пределами их способностей. Например, если 6 бобов кладут в кувшин, а потом 4 вынимают, то при вопросе о том, сколько осталось, они говорят «ничего» или «один» чаще, чем «два».

Формальные арифметические способности можно предсказать на основании первичной способности ребенка к приблизительному подсчету. Это подразумевает, что дети имеют неодинаково развитое чувство числа еще до того, как они учатся считать. Поддается ли эта способность тренировке? Вероятно, детей можно научить делать приблизительные расчеты, чтобы улучшить их арифметические навыки в старшем возрасте. Хотя эта идея еще не была опробована, она кажется интересной.

Из основных понятий численности – субитизации, множественности и символического отображения – мы можем вывести массу более сложных понятий, таких как отрицательные, дробные и действительные числа. Кроме того, появляется возможность представить математическую вселенную: умножение, тригонометрию, функции, исчисление и многое другое.

Изучение того, как мозг совершает абстрактные математические расчеты, еще только началось, но исследователи сделали первые шаги. На более высоком уровне математики в игру вступают дополнительные понятия и новые области мозга. Алгебра требует от детей сочетания вычислительных способностей с символическими абстрактными манипуляциями. Начинающие ученики приходят к алгебре разными путями. Например, часто бывает проще решить словесную задачу, чем решить уравнение. Эти разные подходы активируют разные области мозга.

Для наблюдения за тем, какие участки мозга активируются при разных подходах к решению задачи, исследователи провели функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) у испытуемых, решавших задачи в виде историй (если Кэти зарабатывает 10 долларов в час и получает 12 долларов чаевых в конце 4-часовой смены, то сколько всего денег она получает за смену?), а также у испытуемых, решавших сходные задачи в виде уравнений (если 10H + 12 = E и H = 4, то чему равно E?). Сканирование показало, что решение задачи в виде истории предпочтительно активирует левую лобную кору, которую ассоциируют с рабочей памятью и числовой обработкой. Решение задачи в виде уравнения активирует области, связанные с мысленным цифровым рядом, в том числе области теменной коры, в частности предклинье (часть теменной доли, обращенная к срединной линии), а также некоторые из базальных ганглиев, обычно задействуемых при действиях и движениях в реальной жизни, не связанных с алгеброй.

Это различие предполагает, что начинающие ученики вольны пробовать разные подходы к решению одной задачи. При решении более трудных задач в дополнение к упомянутым зонам коры активируются многие другие области в левом полушарии. Высшая математика, такая как тригонометрия или дифференциальное исчисление, не подвергалась тщательному изучению, но исследователи считают, что эти способности встраиваются в системы мозга, отвечающие за символические и пространственные манипуляции.

В некотором смысле это подтверждает афоризм Эвклида о геометрии, который гласит, что «здесь нет царского пути для обучения». Математика – это невероятно сложная система, одно из великих достижений человечества, и удивительно, что к ее пониманию и использованию привлекаются механизмы мозга, обычно отвечающие за сочинение историй и движение глаз. Это настоящий подвиг адаптации мозга к окружающей среде, о котором наши предки не могли даже мечтать.

Глава 25

Разные дороги к чтению

Возраст: от четырех до двенадцати лет

Человеческий мозг принял свою нынешнюю форму еще до того, как было написано первое слово. За 5000 лет, прошедших после создания первого алфавита, наш мозг мало изменился. Поэтому при чтении, как и при сложных математических вычислениях, используются связи, которые первоначально развивались для выполнения других функций. Сканирование мозга начинает давать информацию о механизмах, участвующих в процессе чтения. У детей, которые учат алфавитные языки, такие как английский, схема активизации разных областей мозга изменяется в последовательности, отражающей определенные этапы развития. Эти этапы следуют по другой траектории у детей с дислексией, а также у детей, которые учатся читать по-китайски. Очевидно, что дорога к грамотности проходит по разным маршрутам, и некоторые из них могут быть более гладкими для одного ребенка, чем для другого. Правильный выбор языка повышает шансы на хороший результат.

В самом элементарном смысле чтение представляет собой понимание связного смысла слов и других знаков на бумаге. В западных языках эти знаки представлены буквами, а в китайском языке – иероглифами. Большинство детей начинает учиться читать и писать в возрасте 5–6 лет. За годы практики этот процесс становится автоматическим и почти не требует усилий. Как выяснили неврологи с помощью технологии сканирования мозга у взрослых, во время чтения мозг проявляет активность в многих областях. Это лобные доли, мозжечок и участок, где височная доля встречается с теменной и затылочной долями. Одним особенно важным участком является веретенообразная извилина в левой нижней части височной коры. Эта извилина играет ключевую роль в распознавании письменного языка (поэтому ее иногда называют областью визуальных словоформ). Она проявляет активность, когда человеку показывают слова («пес») или группы букв, которые напоминают слова, но не являются ими («пус»). Это разграничение не связано только с произношением. Китайские иероглифы состоят из штриховых узоров без строго определенного произношения; вы не можете «озвучить» написание китайского слова, но просто должны знать его. Однако бессмысленные иероглифы, напоминающие обычные слова, тоже активируют область визуальных словоформ у китайских читателей.

Распознавание словоформ приходит с опытом. Этот навык является одним из примеров более общей способности нижней височной коры визуально распознавать объекты (см. главу 10). Некоторые нейроны активируются, когда человек или обезьяна видит конкретные объекты, такие как цветок, рука, обезьянья морда или человеческое лицо. Нейронная обработка лиц происходит в правом полушарии. «Лицевые нейроны» в нижней височной коре довольно специфичны и реагируют только на лица, а не на отдельные черты, искаженные образы лиц или даже перевернутые маски. Распознавание более вероятно, если объект знаком или важен для наблюдателя. Например, часть той области, которая специализируется на распознавании лиц, также реагирует на определенные модели автомобилей в мозге автомобильного эксперта.

Большинство природных объектов выглядит одинаково при наблюдении с левой или с правой стороны. Возможно, поэтому у животных и людей часто происходит путаница зеркальных образов. Мозг вашего ребенка, как и ваш мозг, оптимизирован для быстрых решений повседневных визуальных проблем, но на протяжении почти всей эволюции нашего вида эти проблемы не включали чтение. Большую часть времени для нас нет никакого преимущества в различении видов на предмет с левой и правой стороны, поэтому правая доля нижней височной коры не настроена на автоматическое распознавание асимметрии и таким образом не участвует в процессе чтения.

Попытки нижней височной коры вашего ребенка включиться в процесс чтения могут представлять проблему, поскольку слова и буквы изобилуют асимметричными образами. При чтении важна способность различать зеркальные образы, например, чтобы отличить буквы b от d или am от ma. Таким образом, мозг должен подавлять естественную склонность воспринимать вид слева и справа как одинаковый, что может объяснять, почему мозг многих людей плохо приспособлен к быстрому чтению. Путаница зеркальных изображений нарушает распознавание букв и слов и в некоторых случаях объясняет трудности при первоначальном обучении чтению.

Поскольку естественные симметричные объекты, например лица, выглядят примерно одинаково с обеих сторон, мозг пользуется наиболее эффективной стратегией распознавания, подразумевая вид слева и справа как одно и то же. Преодоление естественной склонности считать зеркальные образы эквивалентными является важной вехой для начинающих читателей. В детских садах способность различать левую и правую руку ассоциируют с готовностью к чтению, притом дети в этом возрасте часто пишут буквы наоборот. Связь между распознаванием левой и правой стороны и способностью к чтению исчезает к первому классу, указывая на то, что большинство детей справляется с этой проблемой к 6 годам. К этому времени юные читатели все больше полагаются на зоны в левой лобной и височной доле. С другой стороны, дети с дислексией часто путают левую сторону с правой, а также испытывают трудности в различении зеркальных образов. Вероятно, по этой причине дислексики часто сохраняют способность к зеркальному написанию букв, которую утрачивает большинство детей.

Хотя обезьяны не умеют читать, они разделяют с вашим ребенком естественную склонность к визуальной симметрии. Исследования на обезьянах показывают, что подавление этой склонности связано с изоляцией нижней части правой височной коры. Как и большинство животных, обезьяны с трудом различают правые и левые асимметричные символы. Если их нижняя височная кора повреждена, они не хуже, а иногда даже лучше справляются с этой задачей. Судя по всему, она заключается в преодолении естественной склонности нижней височной коры к распознаванию форм.

Правая часть нижней височной коры может быть причиной затруднений при обучении чтению. Одна группа исследователей показывала слова англоязычным читателям в возрасте от 6 лет и старше. У начинающих читателей во время чтения активируется нижняя височная кора как в левом, так и в правом полушарии.

Это равновесие постепенно исчезает, и к 16 годам активизация нижней височной коры в основном смещается в левую сторону. В промежуточном возрасте от 6 до 10 лет были выявлены широкие вариации в активизации правой височной доли, что имеет негативную корреляцию с результатами тестов на чтение. Иными словами, дети с меньшей активностью правой височной доли читали лучше.

За 5000 лет после создания алфавита наш мозг мало изменился. Поэтому при чтении, как и при сложных математических вычислениях, используются связи, которые первоначально развивались для выполнения других функций.

Другой шаг к успешному обучению – способность распознавать звуки устной речи. Например, улавливать, что слова «кит» и «кот» заканчиваются одинаковыми звуками. Эта способность называется фонологическим осознанием. Точное понимание того, как звучат написанные буквы, предсказывает хорошие навыки чтения. А недостаток этой способности, вероятно, служит главной причиной дислексии. Один участок мозга, вступающий в действие у маленьких читателей – левая задняя часть верхней височной извилины, – более активен у детей, которые лучше умеют распознавать и классифицировать звуки устной речи. В более широком смысле и у маленьких, и у взрослых читателей наблюдается активность височной и теменной коры. Эти отделы мозга хорошо приспособлены к восприятию слуховой и визуальной информации и могут играть важную роль в интеграции слуховых и зрительных сигналов при распознавании слов.

Участие этих отделов мозга, где происходит обработка звуков, имеет смысл в тех случаях, когда речь идет об алфавитных языках, таких как английский, где определенные звуки связаны с буквами. Но не все языки устроены таким образом, поэтому интерес языковедов и неврологов привлек китайский язык.

Перед китайским ребенком, который учится читать, встает трудная задача. Китайский письменный язык состоит из тысяч сложных иероглифов. Каждый иероглиф представляет собой часть слова или целое слово и является плотной группой из нескольких компонентов, называемых иероглифическими ключами. Дети должны выучить примерно 620 ключей, каждый из которых содержит от одного до нескольких десятков штрихов. И наконец, внешний вид иероглифа обычно не указывает на его произношение.

Практический совет: домашнее чтение

В рекламе многих видеофильмов утверждается, что они учат чтению даже младенцев. Создатели таких продуктов утверждают, что навыкам грамотности лучше всего учить детей от рождения примерно до 4 лет. Однако в это время у детей отсутствует способность отличать букву b от d, не говоря уже о целых словах. Исследования показывают, что младенцы умеют лишь формировать ассоциации при просмотре видеофильмов. Итак, наш ответ – нет, ваш младенец не может читать.

График концептуального развития поднимает другой вопрос: в чем польза детских книг? Для маленьких детей, которые не умеют читать, эта польза связана с интерактивным стилем чтения. Вместо непосредственного обучения или даже задавания вопросов, на которые ребенок может ответить, указывая пальцем, вы можете ускорить языковое развитие с помощью ролевых вопросов со свободными ответами, спрашивая о действиях персонажа или о его качествах и реагируя на попытки ребенка ответить на ваши вопросы.

Знакомство с книгами прочно связано с успехами в учебе. У семей со сходным уровнем дохода и образования количество книг в доме со значительной точностью предсказывает способность ребенка к чтению. Домашняя библиотека составляет такую же разницу для успешного развития вашего ребенка, как наличие родителей с высшим образованием, по сравнению с необразованными.

Знаете ли вы? Причины дислексии

Дислексия определяется как «постоянное затруднение в чтении при достаточном развитии других интеллектуальных функций и наличии возможностей обучения». Частота ее встречаемости свидетельствует о том, что это не расстройство, а лишь крайнее проявление в ряду отклонений от нормального развития. До преодоления всеобщей неграмотности и даже в современных неграмотных обществах дислексию могли даже не замечать.

Как и многие другие проблемы нейронального развития, дислексия связана с генетическими механизмами. Если один из однояйцевых близнецов является дислексиком, то другой с 70% вероятностью тоже будет иметь симптомы дислексии.

У разнояйцевых (гетерозиготных) близнецов, а также братьев и сестер дислексиков, которые имеют лишь половину общих генов, возможность отклонений составляет 40%, т. е. остается высокой. Эту схему наследования можно ожидать, если дислексия у ребенка вызвана лишь вариациями одного или двух генов.

В большинстве случаев гены, повышающие риск дислексии, влияют на миграцию отростков нейронов к конечным пунктам их назначения, т. е. на рост аксонов.

Одним из таких генов является ROBO1, который определяет, пересекают ли аксоны срединную линию между левым и правым полушарием. В конце концов исследователи должны понять, как эти гены влияют на вызывающие дислексию вариации нейронных цепей либо внутри группы нейронов, либо в связях между отделами мозга.

Дети с признаками дислексии испытывают затруднение при решении задач на фонологическое восприятие, например определение устных слогов или их порядка в слове. Это создает проблемы при формировании быстрых автоматических ассоциаций между звуками и буквами, что является необходимым условием нормального чтения. Задача особенно трудна для английского языка, где есть много несогласованностей. На самом деле случаи дислексии более редки в таких языках, как итальянский или немецкий, где существуют неизменные правила произношения букв, хотя проблема по-прежнему присутствует в виде медленного чтения.

Для некоторых способностей, помимо чтения, путаница зеркальных образов может быть преимуществом. Правое полушарие манипулирует с образами; это значит, что хорошие образные способности правой части нижней височной коры могут быть полезны для развития других способностей.

Не зря дислексия часто встречается у художников. Одно исследование, проведенное в Гетеборгском университете в Швеции, выявило значительное количество случаев дислексии среди студентов художественных специальностей по сравнению с другими студентами-старшекурсниками.

Независимо от того, были ли выдающиеся способности этих студентов связаны с дислексией, они выбрали для себя профессию, знание которой не требует хорошего знакомства с письменным языком.

Как ребенку сориентироваться в таком густом лесу? Старый подход, освященный временем, заключается в обучении письму. В сочетании с фонетической алфавитной схемой под названием пиньин важным компонентом языкового обучения китайских детей является начертание иероглифов штрих за штрихом. Это совсем не похоже на уроки чтения в алфавитных языках, которые сосредоточены на усвоении отдельных букв и связанных с ними звуков. Соответственно, у детей, говорящих на разных языках, существуют различия нейронных связей, участвующих в процессе чтения.

Функциональное сканирование мозга показывает, что в отличие от английских детей у китайских детей при чтении наблюдается лишь небольшое усиление активности теменной коры. Вместо этого интенсивная активизация происходит в срединной лобной коре левой доли. Активируемые участки сильно перекрываются с дорсальной и латеральной лобной корой, используемой в процессах рабочей памяти. У читателей также наблюдается активность премоторной коры, которая ведает выполнением мелких движений, например, при написании китайских иероглифов.

Эти находки показывают, что активное запоминание и тренировка в написании иероглифов играют центральную роль в обучении чтению на китайском языке. Таким образом, разрыв между устной речью и чтением может быть устранен не только фонологически, но и с помощью нейронных цепей, отвечающих за движение.

Фонологические механизмы и механизмы движения не зависят друг от друга. Фонологическое восприятие меньше предсказывает успехи в чтении у китайских, чем у английских детей.

Кроме того, дислексия в Китае встречается реже, чем в западных странах, и держится на уровне примерно 2% по сравнению с 5–15% у англоязычных детей. С другой стороны, затруднения в чтении возникают при использовании пиньина.

Как и в случае с математикой, лучшие стратегии обучения чтению имеют индивидуальные отличия. В Китае, а также в Японии, где письменный язык похож на китайский, есть дети с симптомами дислексии, которые хорошо учатся читать по-английски с использованием фонологического подхода, а не копирования слов. Для некоторых китайских детей моторный подход может быть затруднительным, а у англоязычных дислексиков трудности возникают при использовании фонологического подхода.

Это приводит нас к другому полезному выводу: если ваш ребенок с симптомами дислексии пытается учить английский, ему будет полезно систематическое копирование целых слов вручную, как если бы они были отдельными символами. Такое копирование активирует моторные механизмы и способствует запоминанию слов в виде зрительных образов. Это значительно отличается от обычного фонологического подхода при обучении чтению, а также от цельного языкового подхода, конкурирующей школы чтения, которая сосредоточена на предметных значениях и контексте. Кропотливая работа с участием лобных долей коры, обычная для китайских детей, указывает на возможности третьего пути преодоления дислексии, который заключается в копировании целых слов.

Независимо от того, как дети учатся читать, общая схема остается неизменной: начиная с очень специализированных участков мозга, дети в конце концов переходят к использованию гораздо более широкой системы связей. Способность мозга упорядочивать работу разных отделов на службе культурного новшества (такого, как чтение) свидетельствует о гибкости нашего разума при встрече с новыми возможностями.