Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока

Хотя способность сосредоточиться на важной информации необходима, она может привести к серьезной проблеме: любая ошибка в направлении внимания чревата остановкой процесса научения²⁰⁸. Если я не замечаю летающий диск, эта часть изображения буквально стирается: система продолжает обрабатывать картинку, как будто данного фрагмента вообще не существует. Информация о диске отбрасывается на ранней стадии и не распространяется за пределы низших сенсорных областей. Оставленные без внимания объекты вызывают лишь умеренное возбуждение, не обеспечивающее практически никакого научения²⁰⁹. Это в корне отличается от многократной амплификации релевантных сигналов, которая наблюдается в нашем мозге всякий раз, когда мы обращаем внимание на объект и осознаем его. Благодаря сознательному вниманию разряды сенсорных нейронов и нейронов концепций[25], кодирующие объект, усиливаются и передаются в префронтальную кору, возбуждая целые популяции клеток. Последние сохраняют активность в течение долгого времени, значительно превышающего длительность предъявления изображения²¹⁰. Такой сильный всплеск нейронного возбуждения – именно то, что нужно синапсам, чтобы изменить свою силу. Нейробиологи называют это явление длительной потенциацией. Когда ученик, например, обращает сознательное внимание на слово иностранного языка, только что произнесенное учителем, это слово активирует целые популяции корковых нейронов вплоть до префронтальной коры, а потому имеет гораздо больше шансов остаться в памяти. Неосознанные слова и слова, на которые ученик не обратил внимания, остаются на уровне сенсорных систем и не могут достичь более глубинных лексических и концептуальных репрезентаций, поддерживающих понимание и семантическую память.

Вот почему каждый ученик должен научиться управлять вниманием, а учитель – уделять вниманию больше внимания! Если учащиеся не обращают внимания на нужную информацию, они едва ли чему-нибудь научатся. Величайший талант учителя состоит в том, чтобы постоянно направлять и привлекать внимание детей; без этого эффективное управление процессом научения невозможно.

Внимание играет такую важную роль в отборе релевантной информации, что реализуется во многих нейронных сетях мозга. Американский психолог Майкл Познер выделяет три основные системы внимания:

1) систему сигнализации и активации, которая определяет, когда нужно обратить внимание, и регулирует степень нашей бдительности и настороженности;

2) систему ориентировки, которая подсказывает, на что обратить внимание, и амплифицирует интересующий нас объект;

3) систему управляющего внимания, которая решает, как обрабатывать полученную информацию, отбирает процессы, имеющие отношение к поставленной задаче, и контролирует их выполнение.

Все три системы модулируют мозговую активность и, следовательно, могут не только облегчать научение, но и придавать ему неверное направление. Давайте рассмотрим каждую в отдельности.

Система сигнализации и активации: пробуждение мозга

Первая система внимания, возможно, самая древняя с точки зрения эволюции, говорит нам, когда нужно быть начеку, и посылает тревожные сигналы, мобилизующие весь организм. Как только мы замечаем, что приближается хищник, или начинаем испытывать сильные эмоции, целый ряд подкорковых ядер мгновенно переводит кору в состояние «боевой готовности», вызывая массовое и диффузное высвобождение нейромодуляторов, таких как серотонин, ацетилхолин и дофамин (см. цветную иллюстрацию 16). Через длинные ветвящиеся аксоны тревожные сообщения распространяются по всей коре, модулируя ее активность и научение. Некоторые исследователи сравнивают данный феномен с командой «Печать»: фактически сигналы первой системы внимания приказывают коре головного мозга перевести текущее содержание нейронной активности в память.

Эксперименты на животных показывают: срабатывание системы предупреждения может радикально изменить карты коры (см. цветную иллюстрацию 16). Американский нейрофизиолог Майкл Мерзенич провел серию экспериментов, в ходе которых систему сигнализации у мышей «запускали» с помощью электрической стимуляции подкорковых дофаминовых или ацетилхолиновых путей. В результате наблюдался сильный сдвиг в картах коры. Сигналы всех нейронов, которые были активны в тот момент, даже если они не имели никакого объективного значения, подвергались интенсивной амплификации. Например, высокий звук, который систематически ассоциировался с выбросом дофамина или ацетилхолина, со временем начинал вызывать усиленную активность в мозге мыши и захватывал всю слуховую карту. Мышь все лучше и лучше различала звуки, близкие к этой чувствительной ноте, но частично утрачивала способность репрезентировать другие частоты²¹¹.