Преодоление трудностей учения: нейропсихологический подход

За последнюю четверть века было обнаружено много фактов, которые говорят об огромной значимости раннего опыта для формирования структурно-функциональных систем мозга и их эффективности. Мы воспользуемся несколькими аргументами в пользу этого положения, приводимыми в статье Э. Кнудсена и Дж. Хекмана с соавторами (Knudsen, Heckman et al., 2006).

Так, во-первых, были получены данные о том, что развитие соотношения «мозговая структура – функция» является двунаправленным процессом взаимодействия: не только функция зависит от структуры, но и мозговая архитектура зависит от опыта функционирования (ср. Gottlieb, 2002). Самый наглядный и хорошо изученный пример – это образование круговой мозговой цепи (circuit) между таламусом и первичной зрительной корой.

Если состояние зрения одного глаза значительно хуже, чем другого, аксоны, несущие информацию от ослабленного глаза, отсоединяются от нейронов зрительной коры, при этом прекращается рост большинства отростков. Наоборот, у аксонов, идущих от более сильного глаза, развивается множество отростков и устанавливается превышающее норму количество соединений с корковыми нейронами. Это изменение в строении мозговых структур ведет к фундаментальному изменению функционирования части зрительной коры, получающей доминантную роль благодаря связи с сильным глазом. Такое влияние опыта на строение мозга возможно лишь в краткий сенситивный период развития этой мозговой круговой цепи, и, как только она созрела, основные следствия оказываются необратимыми. После выхода из сенситивного периода уже невозможно полностью нормализовать структуру и функции мозговой круговой сети, связанной с депривированным в раннем возрасте глазом (Hubel et al., 1977; Hensch, 2005).

Во-вторых, исследования показали, что психические функции представляют собой иерархические структуры с разными по времени сенситивными периодами для разных составляющих и разных этажей иерархии. При этом у круговых связей базовых уровней иерархии сенситивные периоды заканчиваются раньше, чем у более высоких уровней. Например, сенситивный период мозговых цепочек, обеспечивающих объединение зрительной информации от двух глаз, заканчивается ранее, чем у циклических связей, ответственных за узнавание биологически важных объектов (Daw, 1997). Такая последовательность построения иерархических структур означает, что возможность полноценного функционирования высших этажей иерархии зависит от раннего опыта, необходимого для формирования ее нижних этажей.

В-третьих, современные исследования позволили показать, что ранний опыт влияет не только на формирование мозговых структур, но и на экспрессию генов и нейрохимию. Активация мозговых круговых цепей под влиянием опыта может вызвать отчетливые изменения в генах, которые экспрессируются в этих цепях (Tagava et al., 2005). Протеиновые продукты данных генов могут вызвать изменения химии нейронов и, соответственно, их возбудимости и строения. Эти изменения могут чрезвычайно сильно влиять на свойства мозговых круговых цепей и поведение, которое они опосредуют. При этом некоторые гены могут включаться и выключаться или менять уровень экспрессии в зависимости от опыта – но все это только в ограниченном по времени сенситивном периоде созревания круговой цепи (Tagava et al., 2005 и другие работы).

Зависимость экспрессии гена и биохимии мозга от раннего опыта хорошо иллюстрирует следующий пример.

Крысы, воспитывавшиеся в течение первой недели после рождения заботливыми матерями, обеспечивавшими легкий доступ к молоку, вырастали более активными и менее подверженными стрессу, чем крысы, воспитывавшиеся незаботливой мамашей. Поскольку в эксперименте кормящие матери могли быть и родными и приемными, соответствующие характеристики поведения зависят не от наследственности, а от раннего опыта. Ранний опыт влияет на высвобождение «гормонов стресса» (глюкокортикоидов) и вызывает сохраняющееся в течение всей жизни изменение в экспрессии генов для рецепторов глюкокортикоидов в ключевых отделах мозга. Раннее социальное взаимодействие модифицирует экспрессию гена, меняя критическую точку отсчета в мозговой цепи, что влияет на темперамент животного в течение всей жизни (Meaney, 2001).

Мы привели несколько примеров, число которых можно было бы многократно умножить. В целом же, современные исследования позволяют взглянуть по-новому на раннее развитие ребенка вообще и проблему социальной запущенности в частности. В 90-х годах прошлого века в России при создании коррекционных классов, в которых по преимуществу работали опытные педагоги без специальной подготовки, считалось, что такие учителя не могут работать с детьми с «органическими дефектами», но они могут работать с запущенными детьми, у которых якобы только функциональные проблемы. Современные научные знания позволяют с уверенностью говорить, что ранняя социальная запущенность ведет не только к функциональным, но и функционально-органическим проблемам, и ход психического развития у таких детей может быть глубоко изменен.

Так, в работе Марты Фара и ее коллег, посвященной влиянию бедности на психическое развитие детей, было выявлено не только общее ухудшение выполнения когнитивных заданий, но и его выраженная неравномерность (авторы говорят о «нейрокогнитивном профиле детской бедности»). В трех исследованиях оценивалось функционирование 5 основных нейрокогнитивных систем.

1. Управляющие функции/префронтальные отделы.

2. Речевые функции/отделы вокруг Сильвиевой борозды левого полушария.

3. Система памяти/медиальные височные отделы (авторы уточняют, что речь идет о системе, позволяющей, в частности, производить запоминание с первой попытки).

4. Переработка пространственной информации/теменные отделы.

5. Переработка зрительной информации/затылочно-ви-сочные отделы.

Система управляющих функций (в отечественной традиции – функций программирования и контроля) была подразделена на 3 подсистемы:

а) рабочая память/латеральные префронтальные отделы;

б) когнитивный контроль/передняя цингулярная область (возможность оттормаживания неадекватных стереотипных реакций);

в) обработка подкрепляющих стимулов/вентромедиальные префронтальные отделы (возможность отказа от непосредственного подкрепления в пользу большего отдаленного вознаграждения).

Ярко выраженные различия в выполнении тестов детьми из семей со средним и низким социально-экономическим уровнем были обнаружены в речевой системе и системе памяти, значимые различия – в рабочей памяти и когнитивном контроле, незначимые различия – в переработке зрительной и пространственной информации (Farah et al., 2006).

Приводя эти данные, мы хотели бы подчеркнуть, что они отражают усредненную картину и что и тут, конечно, существует «веер» возможностей, о которых говорилось выше. И еще одно важное примечание: разные авторы указывают, что не само финансовое состояние играет роль в ухудшении развития, а недостаток когнитивных и некогнитивных стимулов и высокая вероятность «токсического стресса», то есть сильного, частого или длительного стресса при отсутствии надлежащей поддержки взрослых (Shonkoff, 2006).

В контексте обсуждения проблем коррекции особенно важно обратить внимание на то, что в сенситивный период развития мозговых ансамблей они наиболее чувствительны и к позитивному и к негативному воздействию. Методы функциональной нейровизуализации (fMRI) показывают, что результаты коррекционно-развивающей работы обнаруживают себя не только в показателях поведения и обучения, но и в метаболических изменениях мозга детей (Shaywitz et al., 2004).

С помощью другой техники – магнитоэнцефалографии (МЭГ), или визуализации магнитных источников (MSI), получены данные об изменениях пространственно-временных параметров активации мозга в процессе чтения у детей с выраженными трудностями или с риском трудностей чтения и находящихся под влиянием коррекционного воздействия. Остановимся подробнее на этих исследованиях, суммированных в статье (Simos, Fletcher et al., 2006).

При использовании этой техники исследования на детей надевают шлем, который фиксирует магнитные сигналы от электрической активности мозга. Когда ребенок читает слово, нейроны мозга подают сигналы – появляется электрическая активность (на этом основаны методы ЭЭГ и вызванных потенциалов). Этот метод более точен: он регистрирует продуцируемое электрическими источниками магнитное поле, волны которого (flux) распространяются от нейронного источника и достигают поверхности головы. Шлем ловит эти сигналы и реконструирует распределение магнитного поля по поверхности головы. Образцы этого распределения доставляются и обрабатываются с миллисекундной частотой, что позволяет проследить эволюцию нейрофизиологической активности в реальном режиме времени в ходе выполнения действия, например чтения слова. В результате фиксируются пространственно-временные характеристики активности мозга при чтении слова.

В задании на чтение слова про себя у детей группы нормы происходит следующая последовательность активации зон:

? первичные зрительные поля затылочной области;

? вторичные ассоциативные зрительные поля под поверхностью височных долей билатерально;

? три зоны височно-теменных областей (угловая, супрамаргинальная и верхневисочная извилины) преимущественно левого полушария.

При чтении вслух подключаются префронтальные и премоторные зоны лобной доли, включая зону Брока.

У учащихся с трудностями чтения (исследовались дети 3-5-го и 1-го классов) активация лобных отделов предшествовала включению височно-теменных областей, которые активировались больше справа, чем слева.

После коррекционных занятий, которые проводились в старшей группе летом в течение 8 недель 5 раз в неделю по 2 урока, а в младшей группе – в течение 8 месяцев учебного года каждый день по 40 минут, было обнаружено улучшение качества чтения у большинства учащихся (в младшей группе у 13 из 16). МЭГ-анализ показал в обеих группах отчетливую тенденцию к нормализации процессов активации:

? уменьшился латентный период активации;

? увеличилась активность височно-теменных областей левого полушария;

? при этом активность одноименных областей правого полушария обнаружила межиндивидуальную вариативность;

? активация лобных отделов перестала предшествовать височно-теменной, но обнаружила широкие колебания по длительности.

Эти данные, безусловно, крайне интересны. Они подтверждают представления о системном строении ВПФ и позволяют фиксировать временную развертку событий. Более того, они демонстрируют пластичность функциональной структуры чтения у младших школьников, возможность ее изменения под влиянием коррекционного воздействия. Тем не менее, с нашей точки зрения, в этом прекрасном исследовании недостаточно реализован нейропсихологический подход: дети группы нормы и с трудностями чтения рассматривались без анализа их индивидуальных нейропсихологических особенностей. На разных стадиях работы с разными детьми использовалось 5 методик коррекции чтения, но анализ их содержания с нейропсихологической точки зрения не проводился, эти методики не подбирались с учетом нейропсихологических особенностей детей. Наш опыт коррекционно-развивающей работы показывает, что она становится максимально эффективной при учете сильных и слабых сторон каждого ребенка, создании адекватной развивающей среды, раннем начале коррекционного воздействия. Обобщение такого опыта и представлено в данной книге.

Заканчивая обзор, приведем еще ряд важных данных, существенных для организации коррекционных мероприятий.

Комплексные экономические, нейробиологические и психологические исследования, проводимые при участии лауреата Нобелевской премии по экономике Джеймса Хекмана, показывают эффективность раннего начала коррекционных мероприятий с детьми группы риска по когнитивному и эмоциональному развитию (в частности, в связи с низким социально-экономическим и образовательным уровнем родителей, генетической отягощенностью и т. п.). Кривая экономической эффективности коррекционных мероприятий стремительно падает от раннего дошкольного возраста к началу школьного обучения, она пересекает нулевую границу в середине начальной школы и продолжает плавно падать далее. Коррекционные воздействия в средней школе и при профессиональной подготовке и переподготовке, безусловно полезные, тем не менее требуют больше затрат, чем дают экономический эффект (Cunha, Heckman et al., 2005; Knudsen, Heckman et al., 2006).

Рассмотрим данные об эффективности двух ранних программ.

Первая из них – «Дошкольная программа Perry» (утренние групповые занятия и послеобеденное посещение учителем детей на дому) для проблемных детей 3–4 лет, рассчитанная на 2 года. Анализ непосредственных и отдаленных результатов работы с детьми показал, что в возрасте 10 лет показатели IQ у них не были выше, чем у детей контрольной группы, но у них были более высокие результаты по тестам школьных достижений (из-за более высокой мотивации к учебе). В возрасте 40 лет среди представителей этой группы был выше процент лиц с высшим образованием, с более высокой зарплатой, собственников домов и ниже процент лиц, получающих пособие по безработице, имеющих внебрачных детей и меньше арестов, чем в контрольной группе (Schweinhart, 2005; цит. по Heckman, 2006).

Вторая программа – «Программа ABCD» (The Abecederian program) также направлена на проблемных детей, но дети участвуют в ней с 4 месяцев. С детьми занимались в яслях и детском саду 6–8 часов 5 дней в неделю; контрольной группе семей обеспечивалось пособие на питание, помощь социальных служб и медицинское обслуживание. Дети, участвовавшие в программе, постоянно обнаруживали более высокие когнитивные (IQ) и некогнитивные показатели, чем дети контрольной группы. Поскольку эта программа была очень интенсивной, осталось неясным: связаны высокие результаты с ранним началом поддержки или с ее интенсивностью (Ramey, 2000; цит. по Heckman, 2006).

В 2000 г. в США был опубликован доклад «От нейронов до районов проживания: наука раннего детского развития», подготовленный Институтом медицины и Национальным исследовательским советом (Shonkoff J. P., Phillips D. A. eds.). В 2003 г. был создан Национальный научный совет по развитию ребенка, в который вошли 12 выдающихся ученых, специалистов по нейро-науке, возрастной психологии, экономике и средствам коммуникации. Приведенные Дж. Хекманом и Э. Кнудсеном с соавторами в их публикациях (Heckman, 2005; Knudsen, Heckman et al., 2006) данные наглядно показывают высокий уровень проводимых комплексных экономических, нейробиологических и психологических исследований развития ребенка. Организация и реализация таких исследований говорят об общественном и государственном признании необходимости оптимизации воспитания и образования детей, включая детей разных «групп риска». Такой опыт нам необходимо знать и использовать. Без знания современной нейробиологии и нейропсихологии это сделать невозможно. Но нельзя забывать и то, что наши отечественные ученые – в первую очередь Л. С. Выготский и А. Р. Лурия – заслужили всемирное признание за свой вклад в развитие психологической и нейропсихологической диагностики и коррекционно-разви-вающего обучения. Их идеи широко используются в практике обучения и коррекции. В этой книге мы делимся опытом помощи детям, фундамент которой построен на идеях наших учителей и данных современных исследований развития ребенка.

Уже когда книга находилась в редакционной подготовке, в журнале Science («Наука») появилась статья известного специалиста по когнитивной нейронауке развития, канадского ученого Адель Даймонд (Diamond, 2007) «Программа для дошкольников улучшает регуляцию когнитивных процессов». В этой статье с помощью сравнения с тщательно подобранным контролем показана эффективность коррекционно-развивающей программы для детей-дошкольников 3–5 лет, построенной Еленой Бодровой и Деборой Леонг (Bodrova, Leong, 2007) по принципам Л. С. Выготского. Данный вывод был сделан на основе экспериментальной проверки состояния управляющих функций (функций программирования и контроля): было обнаружено, что дети экспериментальной группы через один год и особенно через два года обучения показывают статистически достоверно лучшие результаты, чем дети контрольной группы. Особенности программы Бодровой – Леонг (развитие саморегуляции детей в игровой деятельности, использование материализованных знаков для программирования действий) близки предлагаемому нами подходу, также основанному на идеях Л. С. Выготского.

Литература

1. Ахутина Т. В. Роль Л. С. Выготского в развитии нейропсихологии // Методология и история психологии, 2007. – № 4.

2. Ахутина Т. В., Пылаева Н. М. Методология нейропсихологического сопровождения детей с неравномерностью развития психических функций // А. Р. Лурия и психология XXI века. Доклады II Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А. Р. Лурия /Под ред. Т. В. Ахутиной и Ж. М. Глозман. – М., 2003. – С. 181–189.

3. Пылаева Н. М. Опыт нейропсихологического исследования детей 5–6 лет с задержкой психического развития // Вестник Московского университета. Серия 14. Психология, 1995. – № 3.

4. Хотълева Т. Ю. Педагогические условия преодоления трудностей в образовательной работе с дошкольниками 5–7 лет: Дис…. канд. пед. наук. – М., 2006.

5. Bodrova E., LeongD.J. Tools of the Mind. The Vygotskian approach to early childhood education. 2-nd ed. – New Jersey:

Prentice Hall, 2007.

6. Cunha F., Heckman J., LochnerL., Masterov D. Interpreting the Evidence on Life Cycle Skill Formation. – North-Holland, Amsterdam, 2005.