Именно такого рода рассуждения обеспечивает наш ментальный симулятор, днем и ночью. Сам факт того, что мы можем вызывать в воображении столь сложные ментальные картины, свидетельствует о наличии в нашем мозге великого множества алгоритмов. Конечно, мы учимся днем, но ночная реактивация нейронов приумножает наш потенциал. Возможно, в этом и кроется один из секретов нашего вида: предварительные данные показывают, что человеческий сон глубже и эффективнее, чем у всех остальных приматов334.
Сон, детство и школа
А как же дети? Всем известно, что младенцы проводят большую часть времени во сне и что с возрастом сон укорачивается. Это логично: раннее детство – особый период, в течение которого наши алгоритмы научения испытывают большую нагрузку. И действительно, экспериментальные данные показывают, что сон ребенка в два-три раза эффективнее, чем взрослого. После интенсивного обучения десятилетние дети погружаются в глубокий сон гораздо быстрее, чем взрослые, а их медленные волны более выражены. Результат: ребенок, которому накануне показали некую последовательность, на следующее утро проснется свежим и отдохнувшим и обнаружит в ней больше закономерностей, чем взрослый335.
Ночная консолидация работает уже в первые месяцы жизни. Младенцы в возрасте до одного года полагаются на нее, когда, например, учат новые слова. Так, после непродолжительного сна (час-полтора) малыши гораздо лучше помнят слова, которые выучили за несколько часов до засыпания336. Но главное – сон повышает способность к обобщению. Когда младенцы впервые слышат слово «лошадь», они ассоциируют его только с одним или двумя конкретными животными, а после сна – с другими особями, которых они никогда раньше не видели. Подобно Кекуле в колыбели, эти начинающие ученые делают открытия во сне и просыпаются с гораздо лучшей теорией слова «лошадь».
А что насчет детей школьного возраста? Результаты исследований не вызывают сомнений: в подготовительном классе даже короткий дневной сон содействует более прочному запоминанию материала, который дети усвоили утром337. Для максимального эффекта сон должен наступить в течение нескольких часов после обучения. Впрочем, положительное влияние сна наблюдается только у тех детей, которые спят днем регулярно. Поскольку мозг естественным образом регулирует потребность во сне в зависимости от интенсивности дневной стимуляции, заставлять всех детей спать после обеда нецелесообразно. И наоборот, следует поощрять дневной сон у тех, кому он действительно необходим.
К сожалению, из-за телевидения, смартфонов и интернета детский сон, как и сон взрослых, оказался под угрозой, причем по всем фронтам. Каковы последствия? Может ли хронический недосып вызвать нарушения обучаемости, распространенность которых растет с каждым годом? Пока это только гипотеза, однако предварительные данные наводят на размышления338. Например, многие гиперактивные дети с нарушениями внимания могут просто страдать от хронического недосыпания. Некоторым свойственно ночное апноэ, которое препятствует глубокому сну; в этом случае очищения дыхательных путей будет достаточно, чтобы устранить не только хронический недостаток сна, но и проблемы с вниманием. Более того, результаты последних экспериментов показывают, что электрическая стимуляция мозга может существенно смягчить дефицит научения у гиперактивных детей за счет увеличения глубины волн в фазе медленного сна.
Позвольте мне внести ясность: эти новейшие данные предварительны и нуждаются в перепроверке. Кроме того, я никоим образом не отрицаю существование подлинных нарушений внимания (например, у детей, которым помогает специальная тренировка внимания, а иногда и препарат риталин). Однако с точки зрения педагогики нет никаких сомнений в том, что более длительный и качественный сон пойдет на пользу всем детям – особенно тем, кто испытывает трудности с обучением.
Эта идея была проверена на подростках. В период полового созревания хронобиология показывает, что цикл сна меняется: подростки не чувствуют потребности рано ложиться спать, зато по утрам просыпаются с большим трудом. Нечто подобное, вероятно, пережили все мы. Дело не в нежелании вставать; скорее это следствие хаоса в нейронных и гормональных сетях, контролирующих цикл «сон—бодрствование». К сожалению, никто почему-то не сообщил об этом директорам школ, которые продолжают настаивать, чтобы ученики являлись на занятия с утра пораньше. Что плохого в том, чтобы изменить эту традицию? Проведенный эксперимент дал многообещающие результаты: если перенести начало уроков всего на час-полтора, подростки спят дольше. Итог – существенно улучшается посещаемость, внимание и, следовательно, успеваемость339. Список положительных эффектов можно продолжать: в частности, Американская академия педиатрии настоятельно рекомендует школам начинать занятия позже в качестве эффективной контрмеры против подросткового ожирения, депрессии и несчастных случаев (например, вождения в состоянии сонливости). Тот факт, что общее физическое и психическое благополучие детей можно улучшить так легко (и практически бесплатно), – великолепный пример модификации системы образования с учетом особенностей биологии мозга.
Заключение
Нейробиология в образовании
С наибольшими и наиважнейшими трудностями человеческое познание встречается именно в том разделе науки, который толкует о воспитании и обучении в детском возрасте.
Мишель Монтень, «Опыты» (1580)
[36]
Педагогика подобна медицине: это искусство, но такое искусство, которое основано – или должно быть основано – на точном научном знании.
Жан Пиаже, «Современная педагогика» (1949)
Надеюсь, я убедил вас, что благодаря последним достижениям в сферах когнитивной психологии, нейробиологии, искусственного интеллекта и педагогики сегодня мы точно знаем, как учится наш мозг. Эти знания отнюдь не очевидны, а потому от большинства прежних представлений о научении придется отказаться.
● Нет, младенцы – это не «чистые листы»: уже на первом году жизни они обладают обширными знаниями о физических объектах, числах, вероятностях, пространстве и людях.
● Нет, мозг ребенка – это не губка, которая послушно впитывает структуру окружающей ее среды. Вспомните Фелипе, слепого и парализованного бразильского мальчика, который сочинял чудесные истории, или Николаса Сондерсона, слепого математика, который занимал ту же должность, что и Ньютон: такие случаи подсказывают нам, что ни искажения, ни даже полное отсутствие сенсорных сигналов не влияют на способность ребенка к восприятию абстрактных идей.
● Нет, мозг – это не просто сеть податливых нейронов, которые формируются под влиянием входных данных: все крупные пучки волокон присутствуют уже при рождении, а нейропластичность, как бы она ни была необходима, обычно корректирует лишь последние миллиметры наших нервных связей.
