Новые убедительные свидетельства дает перспективное исследование, в котором две группы детей находились под наблюдением в течение 15 месяцев. В одной группе проводились еженедельные уроки игры на пианино, а другая группа участвовала в школьных музыкальных занятиях, включавших пение и игру на ударных инструментах. В начале исследования, когда средний возраст детей составлял 6 лет, у них не наблюдалось различий в структуре указанных областей мозга, но в итоге группа уроков игры на пианино имела больший объем поперечных височных извилин и мозолистого тела. Увеличение размеров мозолистого тела (corpus callosum), которое соединяет два полушария мозга, приводит к более быстрой коммуникации между ними, что способствует хорошей координации движений, выполняемых обеими руками.
У детей, которые впоследствии стали музыкантами, различие в размерах мозолистого тела сохранилось и в зрелом возрасте. Было отмечено также некоторое увеличение области поперечных височных извилин, но оно не достигло статистически значимой величины. Возможно, более продолжительные исследования показали бы значимое увеличение этого участка по мере накопления опыта.
Обработка мелодий задействует дополнительные области мозга в височной и лобной части неокортекса. Эти области задействованы в тональной рабочей памяти – например, позволяют запоминать мелодию.
Исполнение музыки тоже вовлекает в действие новые участки мозга, поскольку музыкант должен осуществлять точно рассчитанные по времени последовательности мелких движений.
В экспериментах по сканированию мозга активность во время обучения и исполнения охватывает моторные регионы неокортекса, а также базальные ганглии и мозжечок – у профессиональных музыкантов и у любителей. Эти структуры мозга необходимы для инициации и направления движения. В случае музыки особенно повышенные требования предъявляются к координации слухового восприятия с мелкими, тонкими и точными движениями. Достижение этой координации в головном мозге является очень активной областью исследований.
Те же области мозга, а также теменные доли неокортекса активируются при прослушивании музыкальных последовательностей. Мозжечок активен как у музыкантов, так и у тех, кто слушает музыку; это значит, что он участвует как в точных расчетах, так и в обработке чисто слуховой информации.
Еще больше зон головного мозга активируется при прослушивании сложных последовательностей и сочетаний аккордов.
Такая повышенная активность мозга неудивительна, если подумать о сложности запоминания музыкальных последовательностей. Постарайтесь запомнить следующую цифровую последовательность: 1, 1, 3, 5, 5, 8, 4, 4, 5, 6, 5.
Конечно, это можно сделать, но вам придется несколько раз отрепетировать ее. А что если перевести числа в музыкальные ноты следующим образом?
Даже человек, не интересующийся музыкой, может запомнить эту мелодию. Добавьте ритм и гармонию (возможно, вы уже это сделали, если знаете песню), и фрагмент станет еще более сложным. Дополнительное свойство музыки заключается в том, что она запускает механизмы памяти и создает последовательности со сложной структурой.
В этом отношении студенты музыкальных учреждений достигают высокого уровня мастерства, что значительно улучшает способность направлять и организовывать активность мозга. Музыка создает основу для интеллектуальных подвигов, которые иначе были бы труднодостижимы.
Глава 24
В мире цифр: математика
Возраст: от рождения до двадцати лет
По знаменитому выражению Барби, «уроки математики – это круто!», причем не только для девочек, но и для всех остальных. Мозг вашего ребенка оптимизирован для быстрого решения повседневных проблем. Это значит, что он менее приспособлен к решению алгебраического уравнения, чем к решению дилеммы, стоит ли ударить того ребенка, который только что обидел его (разумеется, этот расчет требует некоторых вычислительных способностей, так как важно определить, не больше ли у обидчика друзей поблизости, чем у него самого).
Маленькие дети и многие животные могут решать такие приблизительные количественные задачи. Это первоначальное чувство может сочетаться со способностью нашего вида создавать символы формальной математики и манипулировать ими, что наблюдается в одних обществах, а в других нет. На самом деле математика, столь негостеприимное место для «детей-одуванчиков», является удивительно плодородной почвой.
В последние несколько десятилетий возможности нашей оценки способности младенцев формировать количественные представления значительно улучшились. Младенцы выражают удивление более долгим взглядом (см. главу 1), если один предмет скрывается за ширмой, а потом оттуда появляются два предмета. Если младенец видит, как кукла Микки-Мауса скрывается за ширмой, а потом оттуда появляется грузовик, его это не интересует. Если же он видит, как кукла появляется вместе со второй куклой, то долгий взгляд свидетельствует об удивлении ребенка. Эта способность замечать дополнительный объект – «раздвоение» Микки-Мауса – является необходимым компонентом формирования количественных концепций.
Такая способность распространяется не только на малые количества. Когда шестимесячный младенец видит ряд картинок, каждая из которых содержит несколько объектов (точек, лиц и т.д.), он замечает, когда количество удваивается либо уменьшается наполовину. Это общее ощущение множественности тоже улучшается с возрастом. Если младенцы могут распознать соотношение 1:2 – например, сравнивая 4 и 8 или 6 и 12 объектов – без каких-либо расчетов, то взрослые могут распознать более сложное соотношение 7:8.
Определение численности или умение проводить различие между группами разного размера является способностью, которой обладают все люди. Другая универсальная способность, которая называется субитизацией, относится к умению мгновенно определять малое количество без расчетов. Этот термин происходит от латинского слова subitus, что означает «внезапный». Определение численности и субитизация присутствуют и у других животных, в том числе у мышей, собак и даже у голубей. Это важное преимущество для выживания, так как позволяет нам оценивать количество чего угодно: от источников пищи до возможных врагов. Например, группа в львином прайде по-разному реагирует на рев чужаков в зависимости от того, скольких львов они слышат и сколько членов насчитывает их собственная группа. Если чужаки превосходят их числом, они обращаются за поддержкой к остальной части прайда. Сходным образом шимпанзе избегают конфликтов с другими группами, если уступают им по численности.
Одна из причин, по которым понадобилось так много времени, чтобы выяснить наличие этого чувства у маленьких детей, заключается в том, что ранние исследователи (например, Пиаже) задавали неправильные вопросы. Если спросить «в каком ряду больше предметов?», дети в возрасте 3–4 лет укажут на меньшее количество глиняных шариков, если этот ряд был разложен так, чтобы казаться длиннее. Но замените глиняные шарики шоколадными конфетами, которые дети могут получить сразу же после ответа, и они покажут гораздо лучший результат. В ретроспективе становится понятно, что прежние исследователи тестировали два разных фактора: чувство числа и способность ясно выразить его. Ваша 3-летняя дочь знает, но не говорит. Если ее рот набит шоколадными конфетами, то степень ее познаний остается недоступна для задающего вопросы.
Как ни странно, более младшие 2-летние дети прекрасно справляются с задачей, будь то глиняные шарики или конфеты. Этот результат подразумевает, что в этом возрасте у детей есть чувство численности, но они утрачивают это абстрактное чувство примерно через один год. Что может происходить? Вероятно, в возрасте 3–4 лет детский мозг находится в процессе перехода от интуитивного понимания количества предметов к представлению об абстрактных числах, которое появляется позднее. К 5 годам, когда все приходит в норму, ребенок просто считает шарики и, возможно, хочет, чтобы их заменили конфетами.
Стремление взять конфету может показаться первобытным, но так и есть на самом деле. Опыт показывает, что шимпанзе тоже могут проводить с числами мысленную операцию, которая напоминает сложение. Если шимпанзе последовательно показывают два подноса с разным количеством шоколадок, он может определить, большим или меньшим будет их сумма по сравнению с количеством шоколадок на третьем подносе. Рудименты арифметических способностей эволюционно старше нашего вида и являются одной из граней «внутренней обезьяны» вашего малыша.
Чувство количества активирует сходные участки мозга у людей и обезьян. Числовая информация представлена в лобных и задних отделах теменных долей. Одним из ключевых мест является внутритеменная борозда, скрытый участок коры, где представлен семантический смысл числа (например, «семнадцать»). Когда этот участок мозга поврежден, люди могут давать лишь приблизительные, а не точные ответы – примерно на уровне шимпанзе.
