Исследование Мэрион Даймонд (Marian Diamond). Второе открытие сделала научная группа Мэрион Даймонд (1972), о которой мы уже сообщали, обсуждая ее анатомическое исследование мозга А.Эйнштейна. Чтобы пролить свет на некоторые клеточные и молекулярные процессы, происходящие в мозге под влиянием информационных потоков, М.Даймонд и ее коллеги взяли крыс и разделили их на две группы. Животных первой группы они поместили на 4 - 10 недель в обогащенную среду, то есть в большую клетку с широким набором разных игрушек: качелей, лестниц, «беличьих колес» и т.д. Животных второй группы они содержали в течение тех же 4-10 недель в информационно обедненных условиях, то есть в маленькой пустой клетке без каких-либо развивающих объектов (игрушек). Когда М.Даймонд стала изучать мозг крыс, выращенных в разных условиях, она заметила следующее. Кора головного мозга крыс из первой группы оказалась значительно тяжелее и толще. Уровень активности фермента ацетилхолинэстеразы, обеспечивающего быструю и эффективную передачу нервных импульсов между клетками мозга, был выше у крыс с обогащенным жизненным опытом. У крыс первой группы развивались нейроны большего размера. Кроме того, у них было выше соотношение РНК и ДНК - веществ, играющих важнейшую роль в росте клеток мозга. Наконец, под большим увеличением с использованием электронного микроскопа было обнаружено, что синапсы у крыс с богатым опытом на 50% больше, чем у крыс, выращенных в обедненных условиях. Эти факты привели исследователей к совершенно правильному выводу, что многие аспекты анатомии и химии мозга изменяются в результате познавательного опыта.
Одна из учениц М.Даймонд - Венди Сузуки в книге [6] пишет: «Даймонд показала, что в обогащенной среде ветви дендритов (тех самых входных структур нейронов, которые похожи на ветви деревьев) растут и расширяются, позволяя клеткам получать и обрабатывать больше информации. Более того, она показала, что в таком мозгу больше не только дендритных ветвей, но и соединений-синапсов, больше кровеносных сосудов (это означает лучший доступ к кислороду и питательным веществам) и полезных для мозга химических веществ - таких, как нейротрансмиттер ацетилхолин и другие факторы роста. Профессор Даймонд объяснила, что различия в размерах мозга крыс были непосредственным отражением окружающей среды» [6, с.25].
Исследование Альваро Паскуаль-Леоне (Alvaro Pascual-Leone). В 1995 г. А.Паскуаль-Леоне из Гарвардской медицинской школы (США) вместе со своей исследовательской группой выполнил удивительный эксперимент, который впоследствии цитировался во множестве научных и популярных изданий. А.Паскуаль-Леоне сформировал три группы из взрослых добровольцев, которые никогда не играли на пианино, и поместил их в одинаковые экспериментальные условия. Первая группа была контрольной. Вторая выполняла упражнения, чтобы научиться играть на пианино одной рукой. Через пять дней ученые просканировали мозг испытуемых и обнаружили значимые изменения у членов второй группы. Однако самой примечательной оказалась третья группа. От ее участников требовалось лишь мысленно представлять, что они играют на пианино, но это были серьезные, регулярные умственные упражнения. Изменения в их мозге показали картину, почти эквивалентную изменениям во второй группе, участники которой физически тренировались играть на пианино. Как отмечает Ф.Зимбардо в книге «Мужчина в отрыве» [7], «получается, что нейронные связи у тех, кто не нажимал на клавиши, были изменены просто силой их собственного воображения» [7].
Интересно, что еще в 1993 г. А.Паскуаль-Леоне, изучив сенсорную кору мозга пятнадцати опытных чтецов азбуки Брайля (шрифта, предназначенного для письма и чтения незрячими), установил важный факт. Выяснилось, что кортикальная зона, обрабатывающая сигналы от ведущего при чтении пальца, оказалась у них развита гораздо сильнее, чем аналогичная область у зрячих людей. Этот результат, продемонстрировавший, что повторяющиеся впечатления физически изменяют наш мозг, был описан в статье А.Паскуаль - Леоне [8].
Исследование Элеоноры Магуайр (Eleanor Maguire). В 2000 г. была опубликована статья [9] Э.Магуайр и ее сотрудников из университетского колледжа Лондона. В ней сообщалось о результатах исследования мозга лондонских таксистов. В Лондоне для получения лицензии таксиста соискатели несколько лет тренируют память, запоминая лабиринты из 26 000 улиц, а также расположение (местонахождение) тысяч объектов, чтобы находить самые быстрые пути между любыми двумя точками города. Будущим водителям такси обычно требуется 3-4 года изучения карт и поездок по городу, чтобы получить знание лондонских улиц. Претенденты сдают несколько строгих экзаменов на умение ориентироваться в каждом районе города. Э.Магуайр и ее коллеги изучили гиппокамп лондонских таксистов - участок мозга, необходимый для консолидации памяти. Они обнаружили, что эта структура мозга у лондонских таксистов крупнее, чем у людей, которые не заучивали 26 000 улиц. Другими словами, чем больше времени человек потратил на запоминание пространственной информации, тем выше плотность серого вещества в той части мозга, в которой формируются когнитивные карты.
Исследование Антона ван Деллена (Anton van Dellen). В том же 2000 г. новозеландские ученые Антон ван Деллен с коллегами отправили в журнал «Nature» статью под названием «Задержка появления болезни Хантингтона у мышей» [10]. Исследователи сообщили, что с помощью генной инженерии они создали линию мышей, страдающих болезнью Хантингтона. У человека на ранних стадиях она проявляется в нарушении координации, беспорядочных движениях, когнитивных нарушениях, а затем приводит к распаду личности - атрофии коры головного мозга. Контрольная группа мышей, жившая в стандартных лабораторных боксах, постепенно угасала, демонстрируя от теста к тесту постоянное и быстрое ухудшение. Экспериментальную группу поместили в другие условия - большое пространство с множеством объектов для исследования (колеса, лестницы и многое другое). В такой стимулирующей среде болезнь начинала проявляться значительно позже, причем степень нарушения движений была меньше. Другими словами, средовые факторы не просто изменяют структуру взрослого мозга, но замедляют течение болезни.
Исследование Андреа Мечелли (Andrea Mechelli) и его соавторов. В
2004 г. в журнале «Nature» опубликована статья [11], описывающая клеточные (нейронные) изменения, происходящие в результате того, что человек осваивает иностранный язык и приобретает статус «билингва». Название статьи «Структурная пластичность двуязычного мозга». А.Мечелли, Д.Т.Кринион, У.Ноппени и др., используя воксельную морфометрию (метод анатомического измерения результатов магнитно-резонансной томографии), провели изучение и сравнение мозга европейцев, владеющих одним и двумя языками. Оказалось, что билингвизм связан с увеличением плотности серого вещества в левой нижней теменной доле - области мозга, участвующей в выполнении ряда важных функций, относящихся к речи и языку, включая кратковременную фонологическую память (память на звуки языка), лексическое обучение и интеграцию информации из разнородных источников. Такое увеличение объема может отражать приобретение словарного запаса второго языка. Исследователи обнаружили также, что этот эффект лучше проявляется у тех, кто начал изучать язык рано: у людей, начавших изучение второго языка до пяти лет, увеличение объема серого вещества было более выраженным, чем у начавших позже. «Кроме того, - сообщает М.Костанди в книге «Нейропластичность», - прослеживалась связь степени изменения со способностью к изучению языков: у людей, лучше владевших вторым языком, серое вещество увеличилось больше, чем у тех, кто испытывал затруднения с обучением» [4, с.80-81].
Исследование Станисласа Деана (Stanislas Dehaene). В 2007 г. французский нейробиолог Станислас Деан совместно с Лоран Коэн опубликовал статью под названием «Культурная переработка кортикальных карт» [12]. Эта работа получила большой резонанс, поскольку показала, какие огромные воздействия на мозг, его структуру, оказывают культурные (средовые) факторы. Значительную часть знаний человек приобретает путем чтения, которому он обучается с первых дней посещения школы (в ряде случаев дети приобретают навыки чтения еще в дошкольный период). Быстрому чтению, как известно, предшествует появление навыка распознавания печатных (и письменных) букв. С.Деан (2007) экспериментально установил, что, когда ребенок научается распознавать буквы, в его мозге формируются популяции нейронов, специализирующиеся на этой функции распознавания.
Но самое интересное заключается в том, что эти ансамбли нейронов формируются таким образом, что буквально вытесняют нейроны распознавания лиц, сужая область их локализации в мозге. С.Деан в книге «Как мы учимся» [13] сравнивает этот процесс экспансии «нейронов чтения» с конкуренцией торговых фирм: «В возрасте шести-семи лет специализация коры еще далека от завершения. Одни участки активно реагируют на лица, объекты и места, тогда как другие еще не настроились на обработку какой - либо определенной категории. Мы смогли визуализировать их прогрессивную специализацию: когда дети поступали в первый класс и быстро начинали читать, буквы вторгались в одну из этих неспециализированных зон и перепрофилировали ее. <...> В этом отношении их можно уподобить агрессивной торговой сети, открывающей супермаркет по соседству с небольшим продуктовым магазинчиком. Экспансия одного останавливает другое - поскольку теперь левое полушарие занято буквами, у лиц нет иного выхода, кроме как переместиться на правую сторону» [13, с.165-166].
Исследование Маргарет Ливингстон (Margaret Livingstone). М.Ливингстон из Гарвардской медицинской школы долгое время изучала принципы, посредством которых определенные ансамбли нейронов распознают (воспринимают) лица. Ее работы в этой области получили высокую оценку. В частности, результаты, полученные ею при изучении мозговых зон распознавания лиц, подробно обсуждаются в книге «Век самопознания» [14], написанной Эриком Канделем - лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2000 г.
Однако статья С.Деана «Культурная переработка кортикальных карт» [13] оказала на М.Ливингстон такое влияние, что она решила осмыслить удивительный феномен перепрофилирования нейронов под влиянием культурных факторов. С.Деан показал, что «культурные изобретения (такие, как чтение) вторгаются в эволюционно старые мозговые цепи». Другими словами, воздействие культурных практик вызывает формирование, активацию и стабилизацию новых функциональных и структурных сетей мозга в течение индивидуальной жизни. Стали появляться вполне законные предположения о том, что рециклинг нейронов, повторное и новое (культурное) использование нейронов, ранее выполнявших иные (не связанные с культурой) функции, - фундаментальный механизм, который регулировал культурную эволюцию человека.
Учитывая все перечисленные обстоятельства, М.Ливингстон совместно с Майклом Аркаро опубликовала статью [15]. В данной работе М.Ливингстон сформулировала мысль, под которой мог бы подписаться любой специалист, изучающий роль средовых условий в генезисе наших ментальных способностей. Она пишет: «Как мозг кодирует информацию об окружающей среде? Десятилетия исследований привели к распространенному мнению, что путь обработки объектов в коре головного мозга приматов состоит из нескольких областей, каждая из которых специализируется на обработке различных категорий объектов (таких, как лица, тела, руки, объекты без лица и сцены). Анатомическая согласованность и модульность этих областей были интерпретированы как свидетельство того, что эти области врожденно специализированы. Здесь мы утверждаем, что модули вентрального потока не представляют собой кластеры цепей, каждая из которых эволюционировала для обработки определенной категории объектов, особенно важных для выживания. Вместо этого они [модули] отражают влияние опыта на общую архитектуру мозговой области, которая эволюционировала, чтобы иметь возможность адаптироваться в течение жизни к конкретной среде» [15, с.573].
Успехи обучения техническому творчеству
Возможность планомерного увеличения числа людей, занимающихся продуктивной творческой деятельностью, доказана работами
Г.С.Альтшуллера и его последователей. Г.С.Альшуллер является создателем знаменитой теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Проанализировав несколько тысяч технических патентов, в которых зафиксирован неоценимый опыт самых разных изобретателей, Альтшуллер выделил и сформулировал 40 принципов устранения технических противоречий, освоение и применение которых помогает успешно решать изобретательские задачи. Эти 40 принципов (выполняющих роль навигаторов изобретательского мышления) легли в основу разработанной им эвристической программы, призванной заменить слепой перебор вариантов целенаправленным продвижением в район решения. Позже Альтшуллер дополнил эти принципы большим каталогом различных физических и технических эффектов, который пополняется и в наше время его учениками. В виде ТРИЗ впервые в истории появились теория, методы и модели для систематического исследования и разрешения сложных техникотехнологических проблем, содержащих острое физико-техническое противоречие и принципиально не решаемых традиционными методами конструирования. В 1980-х годах преподавание основ ТРИЗ в ряде средних и высших учебных учреждений дало замечательные результаты.
Как отмечают Н.Петрович и В.Цуриков в книге «Путь к изобретению» [16], в 1986 году в нашей стране действовало около двухсот школ и университетов технического творчества, где изучали методы теории решения изобретательских задач, применяя их на практике. Опыт России перенимали в других странах. В частности, в Болгарии даже был создан научный центр по изучению ТРИЗ. В новые учебные планы некоторых вузов страны вводился учебный курс «Основы научных исследований», в программе которого предусматривалось изучение методов ТРИЗ. Обучение в школах ТРИЗ не заканчивалось защитой творческих итоговых работ. Многие выпускники пробовали свои силы в исследовательской и преподавательской работе, а основная их масса изобретала, но уже с применением всего арсенала средств, даваемых теорией. И изобретала успешно.
Например, за три года после окончания школы ТРИЗ при Минском радиотехническом институте 28 молодых инженеров подали 197 заявок на изобретения, получив 130 авторских свидетельств. За девять лет в Днепропетровске ТРИЗ изучили 500 слушателей. Итог их практической работы - 350 авторских свидетельств. Начиная с 1980 года, в технических вузах Украины студенты изучали дисциплину «Основы технического творчества», программа которой в основном включала методы ТРИЗ. За три года после введения новой дисциплины изобретательская активность студентов заметно возросла. Только за 1983 год они получили 292 авторских свидетельства [16, с.218].