Итак, оболочка нервных волокон обеспечивает более быстрые нервные импульсы. Время, необходимое для прохождения импульсов от одного модуля к другому (расстояние порядка 10 см), составляет при скорости 3 м/с примерно 30 мс. Такой промежуток времени кажется коротким, однако для переработки информации, которая в конечном итоге заключается в том, чтобы импульсы многократно перетекали между различными модулями в обоих направлениях, он очень велик. Быстрый обмен между модулями предполагает быстрое проведение импульсов, отсюда получается, что модуль, соединительные волокна которого еще медленные, может внести лишь небольшой вклад в переработку информации или даже вовсе никакого. Медленное соединение нервных волокон в головном мозге можно сравнить с мертвой телефонной линией — физически она присутствует, но на практике бесполезна.
Уже сто лет назад были созданы первые карты головного мозга, на которых ученые отметили, когда или в какой последовательности созревают нервные волокна, соединяющие отдельные участки. При рождении первичные сенсорные и моторные участки соединены быстрыми волокнами. Речь идет об участках, отвечающих за обработку сигналов, поступающих непосредственно из окружающего мира (зрение, слух, осязание) или вызывают движения мускулов. Посредством их младенец получает первый опыт: если его ущипнуть за ногу, нога вздрогнет. Однако информация перерабатывается еще не очень глубоко, то есть не передается быстро к другим модулям. Лишь позже волокна, ведущие к другим модулям, становятся достаточно быстрыми, и только к концу развития, во время или даже после пубертатного периода, соединения с последними модулями в лобной и теменной доле мозга оснащаются быстропроводящими волокнами. На основании такого развития части лобной доли человека функционально полностью соединяются с остальным головным мозгом лишь к периоду полового созревания.
7.2. Разрезы головного мозга человека после окрашивания жира черным красителем. Слева вверху показан головной мозг новорожденного, справа — головной мозг ребенка в детсадовском возрасте, внизу — головной мозг взрослого. У младенца лишь немногие участки соединены посредством быстропроводящих волокон.
Развитие головного мозга заменяет учителя
В течение долгого времени замедленное созревание головного мозга у человека по сравнению с другими приматами квалифицировалось как недостаток. Лишь в последнее время стало ясно, что созревание головного мозга в конечном итоге заменяет хорошего учителя. Хороший учитель заботится о том, чтобы мы при изучении чего-то начинали с простого. Только когда мы это выучим, последуют более сложные задания, а затем — еще более сложные.
В повседневной жизни мы сталкиваемся с самыми разными ситуациями и раздражителями, структура которых находится в диапазоне от совсем простой до сверхсложной. Однако факт, что головной мозг развивается и сначала может перерабатывать только простые структуры, гарантирует, что мозг сначала выучивает только простое (ведь переработка — это всегда и учеба!). Эту мысль можно пояснить на примере развития речи.
Исследования вопроса, как мы, взрослые, разговариваем с младенцами, хотя и показали, что мы, конечно же, «настраиваемся» на маленьких собеседников, но процесс этот не заходит слишком далеко. Разговаривая с малышами, мы используем звукоподражание и несколько утрированную интонацию. Но уже с детьми постарше мы разговариваем почти как со взрослыми. Мы не действуем по определенной методике, как это делает учитель иностранного языка. В процессе обучения речи ребенок находится в языковом окружении, которое мало или вовсе не обращает внимания на его потребности в научении. Никто не разговаривает с ребенком однословными предложениями до тех пор, пока он все их не выучит, а затем переходит к двухсловным предложениям и ждет, прежде чем начать разговаривать предложениями из трех слов, пока все предложения из двух слов не будут «усвоены», и т. д. Если бы дети были вынуждены приобретать речевой опыт в такой методически правильной последовательности, возможно, никто из нас вообще не научился бы разговаривать.
Почему мы тогда все же научились разговаривать без учителя, который подготовил бы материал по правилам методики? Да потому что «в жизни» учителя нам заменяет созревающий головной мозг. Еще раз: проблема при изучении сложных структур, таких как, например, грамматика, заключается в том, что сначала надо выучить простые структуры, затем более сложные, а затем еще более сложные. Так, головной мозг учит сначала частоты акустического ввода информации; он формирует карты частот, затем карты частотных моделей, меняющихся по времени (звуки), и в заключение — обобщение звуков (слоги и слова); затем структуры, которые заключены в этих моделях, перерабатываются и выучиваются дальше, на соответственно более высоких уровнях (модулях) переработки, которые «подключаются» друг за другом.
7.3. Упрощенная схема процесса развития нашей способности говорить. Наше внутреннее ухо преобразует колебания давления в электрические импульсы и посылает их в головной мозг. Звуковые сигналы подвергаются сначала совсем простой обработке: звуковые колебания будут записаны в первичной слуховой коре, так называется первая станция акустической переработки в коре головного мозга. За счет этого в первичной слуховой коре возникают нервные клетки, отвечающие за определенные частоты (от 20 до 20 000 Гц). Они, в свою очередь, посылают свою модель активации на следующую ступень обработки, где возникают нервные клетки, отвечающие за частоты, которые часто встречаются вместе. Такие образцы частот — это, например, звуки А, Е, И, О, У. Из них в свою очередь на следующей ступени переработки составляются слоги, из слогов — слова (следующая ступень), а из слов — предложения (следующая ступень). Предложения образуют основу для дальнейших стадий переработки, на которых речь идет о смысле и значении. Параллельно процесс переработки занимается также высотой звуков, ритмом, эмоциями и другими характеристиками акустических сигналов.
Созревание головного мозга во время процесса научения не мешает ему, а напротив, вообще делает его возможным во всей его сложности: именно потому что головной мозг созревает и одновременно перерабатывает информацию, он может обучаться в правильной последовательности. Именно благодаря такому процессу мозг вообще может воспринимать сложные взаимосвязи. Если бы вы имели ваш нынешний головной мозг уже при рождении, то, скорее всего, вы бы никогда не научились разговаривать!
Следующая иллюстрация еще раз поясняет механизм развития головного мозга: около 2,5 млн волокон для ввода информации (от органов чувств, поверхности тела, внутренней части тела) входят в головной мозг, и около 1,5 млн волокон выводят информацию от него к исполнительным органам (мускулы, железы). Вводимая информация в головном мозге попадает сначала в простые кортикальные модули, которые у младенца передают эти сигналы дальше, на простые участки на стороне вывода информации. В процессе развития в участках ввода и вывода информации созревают соединения, ведущие к более высоким участкам, которые могут экстрагировать из входной информации постоянно увеличивающуюся сложность или создавать более сложные выводы информации. С практической точки зрения это означает следующее: младенец может только реагировать. Если его ущипнуть за левую ступню, он подтянет ножку и/или закричит. Его поведение рефлекторно — здесь и сейчас, без плана или цели. Нейроны в «более высоких» областях существуют, однако информация к этим участкам течет еще слишком медленно, так что она практически не играет никакой роли для функционирования головного мозга.
7.4. Схема развития головного мозга от младенческого возраста (слева) к взрослому (справа). У младенца быстродействующими волокнами снабжены только нейроны в «низких», «простых» участках, благодаря чему они «постоянно включены», всегда «онлайн».
7.5. Различие в реакциях на сладкое у детей и взрослых. Ребенок реагирует рефлекторно: ощущение «сладкое» активизирует без больших окольных путей действие «есть». Иначе у взрослого: входящая информация «сладкое» активизирует не только рефлекторное действие «есть», но и представления «внешний вид, фигура» и «диета», благодаря которым создается выходящая информация «не есть».
Запомним: в процессе развития головного мозга опытные знания откладываются во все более сложных модулях головного мозга, где они подвергаются анализу посредством чувственных данных и откуда происходит управление поведением. Благодаря этому поведение становится все более целенаправленным и планомерным, самостоятельно управляемым и все меньше напоминает простой рефлекс.
