За последние десятилетия представления науки о человеческом мозге значительно изменились. Раньше ученые полагали, что структура мозга фиксирована. Однако новые научные данные указывают на то, что человеческий мозг — не мышца, но его тоже можно развить путем упражнений. Это доказали специалисты Мичиганского университета. Ими разработан метод тренировки аналитических способностей человека. На данный момент он уже успешно опробован на двух сотнях добровольцев.Тренинг получил название «n- назад» (англ. — n-back). Его суть — в демонстрации человеку серии разных визуальных образов и/или звуков. Для начала его просят припомнить образ, который предшествовал демонстрируемому (то есть 1- назад), затем — тот, что был еще на шаг раньше (2- назад). Если тренирующийся успешно справляется с заданиями, то этот интервал постепенно увеличивается. Методика «n-назад», по словам исследователей, нацелена на тренировку одной из важнейших функций мозга — рабочей памяти. Принцип ее работы схож с оперативной памятью компьютера. Иными словами, это способность «держать в уме» небольшие фрагменты информации, необходимые для сиюминутной мыслительной деятельности, например для решения логической задачи или осознания сложной информации. Извлечение данных из рабочей памяти происходит гораздо быстрее, чем из обычной долговременной. Мичиганские ученые утверждают, что ежедневная зарядка такого рода на протяжении 20 минут в течение 20 дней существенно повысила у испытуемых способность рассуждать и решать новые задачи, что является важнейшим свойством интеллекта в целом. После прекращения тренировок улучшение наблюдалось еще в течение трех месяцев. Всего в тестах приняли участие более 200 человек — главным образом молодежь и дети [3].
В научной литературе описано множество случаев изменения возможностей человеческого мозга. Так, хорошо известно, что люди потерявшие зрение, начинают лучше слышать. У пианистов при прослушивании фортепьяно активированные области мозга на 25% больше, чем у других людей. Обучение жонглированию в течение шести недель вызывает изменение структуры мозга. У добровольцев, которые участвовали в эксперименте ученых из Оксфорда в 2009 году, в среднем на 5% увеличилось количество белого вещества в теменной доле. Причем, когда ученые обследовали испытуемых повторно месяц спустя, достигнутые изменения остались *4+.
Не только обучение, но и компьютерные игры оказывают влияние на структуру мозга. В 2009 группа американских ученых под руководством доктора Ричарда Хэйера провели исследование, в ходе которого 26 девочек подросткового возраста ежедневно по полчаса играли в тетрис на протяжении трех месяцев *5+. До и после эксперимента было проведено МРТ сканирование мозга участников, которое показало увеличение некоторых участков коры головного мозга у экспериментальной группы по сравнению с контрольной, а также изменение уровня активации разных зон мозга во время игры.
Тот факт, что при определенных регулярных нагрузках мозг перестраивается, чтобы повысить свою эффективность в выполнении задач, означает, что мы можем оказывать на мозг тренировочное воздействие специальными упражнениями примерно так же, как человек тренирует свои мышцы, занимаясь спортом. Однако возникает вопрос, что именно тренировать, ведь совершенно нереально тренировать мозг для выполнения каждой интеллектуальной задачи. В 1956 году психолог Джордж Миллер *6+ высказал предположение, что возможности нашего мозга обрабатывать информацию лимитированы тем, что память среднестатистического человека может удерживать одновременно лишь примерно семь единиц информации. Именно этот фактор ограничивает наши возможности в понимании, усвоении и запоминании новой информации.
Объем рабочей памяти может варьироваться, но обычно составляет 5±2 единицы. Функциональные возможности РП изменяются с возрастом. Максимальный объем достигается к 25 годам, но этот показатель у всех людей разный. В течение первых восьми лет жизни объем РП ежегодно увеличивается примерно на 7 процентов. По мнению психологов Сандры Хейл и Астриды Фрай из Мечинганского Университета, интеллектуальный уровень человека определяется в значительной степени степенью развитости РП в детстве. Чем выше объем рабочей память, тем быстрее человек может осознавать и синтезировать информацию. После 30 лет начинается снижение показателей РП.
Однако современные научные исследования свидетельствуют о том, что с помощью специализированных тренировок можно не только остановить спад когнитивных способностей у пожилых, но и расширить пределы РП у различных групп населения.
Так, в 2002 году ученые из Каролинского института в Швеции провели исследование с участием детей с диагнозом (СДВГ) синдром дефицита внимания и гиперактивности. Такие люди страдают от дефицита рабочей памяти, вызванного парциальной слабостью функций префронтальных отделов лобных долей. В эксперименте приняли участие 14 детей, которые были поделены на две группы - тренировочную и контрольную. В тренировочной группе дети играли на компьютерном тренажере РП, причем уровень нагрузки постоянно адаптировался в зависимости от результатов. Испытуемые тренировались по 20 минут пять раз в неделю в течение пяти недель. Когда итоги исследования были подведены, оказалось, что дети из тренировочной группы значительно улучшили выполнение задач на рабочую память и вовремя кликали мышью, стали также лучше выполнять и другие виды задач на рабочую память, без участия компьютера, например вспоминали, в какой последовательности психолог показывал деревянные кубики. Показатели улучшились на 18 процентов; и когда они произвели измерения через три месяца после окончания курса тренировок, результат оказался тот же. Это означает, что испытуемый, который раньше мог удержать в рабочей памяти 7 позиций, теперь мог запомнить 8. Дети также стали на 10% лучше решать матрицы Равена. Авторы исследования опросили также родителей, и большинство из них отметили, что дети стали более собранными *7+. Другое исследование Каролинского института среди дошкольников показало, что после пяти недель тренировок у испытуемых значительно улучшились результаты не только в выполнении непосредственно тренируемой задачи, но отличных заданий на пространственную и вербальную рабочую память, а также внимание *8+.
В работе McNabetal. Каролинский Институт Стокгольма в 2009 году было показано, что в результате тренировочного воздействия в коре головного мозга увеличивается плотность рецепторов дофаминэргической системы *9+. Дофамин - нейротрансмиттер, который вырабатывается в мозгу людей и животных. Он играет важную роль в когнитивной деятельности человека, например, отвечает за переключение внимания между задачами. Takeuchi профессор Гавайского Университета в 2010 году продемонстрировал, что тренировка рабочей памяти вызывает структурные изменения в активируемых областях мозга *10+.
Исследование Loosli из Университета Швейцарии в 2011, в котором принимали участие подростки 9 и 11 лет обнаружило, что тренировка РП значительно улучшает навыки чтения и понимания прочитанного*11+. Аналогичные выводы были сделаны и в других работах: Dahlin, Karin 2011 Effects of working memory training on reading in children with special needs и Shiran&Breznitz 2011. The effect of cognitive training on recall range and speed of information processing in the working memory of dyslexic and skilled readers.
Более того, доктору Алловэйиз Эдинбургского Университета в 2009 году удалось показать, что тренировка рабочей памяти приводит к улучшению в тестах на кристаллизировавшийся интеллект *12+. Кристаллизовавшийся интеллект (англ.crystallizedintelligence, Gc) - накопленный опыт и знания и способность применять их в жизни.
В эксперименте принимали участие семь детей с плохой успеваемостью, которые на протяжении восьми недель выполняли задания на тренировку рабочей памяти. В конце исследования они прошли тест Векслера на измерение уровня кристаллизировавшегося интеллекта.
Авторы мета-анализа " Работает ли тренировка рабочей памяти? Перспективы и вызовы расширения когнитивных способностей с помощью тренировки РП." [13].;, рассмотрев более 20 (26) исследований, отмечают, что "исследования, в которых тренируются общие механизмы РП, демонстрируют улучшение различных областей когнитивных способностей (например, когнитивный контроль, понимание прочитанного), их результаты устойчивы даже при строгом использовании контрольной группы и подтверждаются методами нейровизуализации, которые показывают активацию областей мозга, связанных с соответствующий когнитивной деятельностью".
Аналогичные результаты n-back тренировки были получены в работах других ученых: Stephenson 2010 "Does training to increase working memory capacity improve fluid intelligence?" иSchweizer et al 2011, "Extending Brain-Training to the Affective Domain: Increasing Cognitive and Affective Executive Control through Emotional Working Memory Training":
В работе Jaušovec из Университета Словении в 2012г. получено значимое увеличение эффективности выполнения тренировочной задачи, а также отмечается улучшение навыков чтения у тренировавшихся детей [14].
Стоит отметить, что продолжительность большей части современных исследований тренировки РП обычно не превышает нескольких недель, что явно не достаточно для формирования значимых и стабильных изменений в мозговой ткани и увеличение продолжительности тренировочного времени способно привести к более заметному эффекту.
Таким образом, исследования, посвященные изучению рабочей памяти головного мозга, показали, что рабочая память - это изменяемая среда, которая может увеличиваться за счет применения различных технологий. Это обуславливает интерес к исследованию по улучшению рабочей памяти в образовательной среде. Одним из показателей качества медицинского образования является хорошая успеваемость, на которую в большей степени влияет объем рабочей памяти.
В связи с этим, разница механизмов улучшения рабочей памяти как инструмента улучшения обучения является актуальным с позиции теории здоровья.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Baddeley A. D. (2003). Working memory: looking back and looking forward // Nature Reviews Neuroscience. - Oct 1, 2003. - P. 829–839.
- Mayer Richard E. Should There Be a Three-Strikes Rule Against PureDiscovery Learning? January 2004 • American PsychologistCopyright 2004 by the American Psychological Association, Inc. Vol. 59, No. 1. ~P. 14–19.
- Bengtsson, S.L., Nagy, Z., Skare, S., Forsman, L., Forssberg, H. &Ullen, F. Extensive piano practicing has regionally specific effects on white matter development. Nature Neuroscience, 2005. http://news.bbc.co.Uk/2/hi/health/8297764.stm.
- Richard J Haier, SherifKarama, Leonard Leyba and Rex E Jung. MRI assessment of cortical thickness and functional activity changes in adolescent girls following three months of practice on a visual-spatial task. BMC ResearchNotes, 2009.
- Джордж Миллер, "Магическое число семь, плюс-минус два: некоторые пределы нашей способности обрабатывать информацию". - 19576.
- Клинберг Т. "Перегруженный мозг. Информационный поток и пределы рабочей памяти." / ТорквильКлинберг; пер. со швед. К. Мурадян и .Е. Серебро. - М.: Ломоносовъ, 2010. - 208 с. - Сер.: Прикладная психология.
- Dahlin, Myrberg, MBASTA-projektet - Basfardigheterochtraningavarbetsminne hos barn med koncentrationssvarigheter. Den fjardenordiskadyslexipedagogiskakongressen (abstract, manuskriptinskickat for publication, 2005.
- Thorell, L B, Lindqvist S, Bergman S, Bohlin G, Klingberg T. Training and transfer effects of executive functions in preschool children, Developmental Science, December 2008.
- McNab et al., 2009, Changes in Cortical Dopamine D1 Receptor Binding Associated with Cognitive Training.
- Takeuchi 2010 , Training of Working Memory Impacts Structural Connectivity, Journal of Neuroscience.
- Loosli et al 2011 "Working memory training improves reading processes in typically developing children".
- Alloway 2009, "The efficacy of working memory training in improving crystallized intelligence".
- Morrison &Chein2011 ,"Does working memory training work? The promise and challenges of enhancing cognition by training working memory".
- "Working memory training: Improving intelligence - Changing brain activity".