Как работает мозг

С началом систематического обучения в школе значительно увеличивается поток информации и необходимость ее переработки резко возрастает. Возможность приобретения знаний опирается на развитие нервной системы ребенка, и в первую очередь на развитие головного мозга.

Что же известно о мозге детей, поступающих в школу, и как развиваются и совершенствуются его функции во время обучения?

Развитие мозга предопределено генетически. Это значит, что в строго определенной последовательности, на определенных этапах индивидуального развития созревают его отдельные «части». Следует ли отсюда, что воздействия внешней среды — лишь пассивный материал для разворачивающегося по своей собственной программе мозга? Нет, сказать так значило бы допустить серьезную ошибку. И степень созревания тех или иных нервных элементов, а главное — становление их функций (т. е. готовность и умение работать) зависят от информации, поступающей в мозг извне.

Мозг в известной мере является зрелым уже к моменту рождения ребенка — и минимум этой зрелости должен обеспечить важнейшие жизненные функции организма. Многообразная информация, источником которой служат прежде всего окружающие ребенка люди (а через них и предметы), буквально стучится в «окна и двери» его пробуждающегося сознания. Мозг в состоянии воспринять и переработать часть этой информации, обеспечить ответные реакции. Часть, но не всю. Значит, биологическая возможность созревания мозга становится настоятельной необходимостью. А когда эта необходимость воплощается в жизнь, оказывается, что контакты с миром усложнились, объем поступающей информации возрос и к структурной и функциональной зрелости мозга предъявлены новые требования. Образно говоря: мы делаем шаг к горизонту, а он отодвигается.

Важные особенности деятельности мозга зависят от уровня зрелости и функционирования двух основных структурных организаций мозга — коры больших полушарий и подкорковых образований.

Подкорковые структуры — наиболее древние эволюционно; они же наиболее рано складываются в ходе индивидуального развития. Функции их чрезвычайно многообразны: здесь расположены центры жизненно важных функций — таких, как сердечно-сосудистая, дыхательная, теплорегуляция и

2021

другие; здесь же (в ядрах промежуточного мозга) есть центры, которые управляют эмоциями и элементарными потребностями (мотивациями).

Но значение подкорки не ограничивается этим. Она еще оказывает и общее как тормозящее, так и возбуждающее влияние на вышележащие отделы мозга — кору больших полушарий. Деятельностью определенных подкорковых структур определяется наступление сна. С другой стороны, расположенная в подкорке так называемая сетчатая формация, наоборот, тонизирует кору, участвует в организации состояния бодрствования — поэтому она рассматривается как «система активирующих восходящих влияний».

Кора больших полушарий «не остается в долгу» и в свою очередь оказывает мощное воздействие на нижележащие структуры, подавляя их активность. Это обеспечивает активное бодрствование, делает возможными различные волевые акты, часто связанные с подавлением эмоций.

Кора больших полушарий, в отличие от подкорки, — наиболее позднее приобретение эволюции. И в индивидуальном развитии созревание ее продолжается долго; различные области коры созревают в разные сроки жизни. Первыми, еще во внутриутробном периоде, складываются так называемые проекционные области коры — они ведают приемом и первичной обработкой сигналов внешнего мира (зрительных, слуховых, двигательных и др.), поступающих через органы чувств.

В интересующем нас возрасте кора больших полушарий является уже в значительной степени зрелой. У 7-летнего ребенка размеры поверхности большинства корковых зон составляют около 80% размеров их у взрослого. Исключение — наиболее поздно появившаяся в процессе эволюции и наиболее «человеческая» лобная область: здесь в 7-летнем возрасте извилины менее широки и выпуклы, чем у взрослого. Развитие борозд и извилин лобной области заканчивается только к 12 годам.

Не только внешнее строение, но и клеточная организация большинства областей головного мозга достигает к 7-летнему возрасту уровня развития мозга взрослого. И лишь опять-таки в лобной области все еще недостаточно нервных элементов, которые связывают эту область с другими участками мозга, мало также так называемых звездчатых вставочных нейронов; о них стоит сказать чуть подробнее.

У этих клеток — обширная система отростков (отсюда — «звездчатые»), образующих многочисленные контакты с отростками других клеток. Это определяет их важнейшую роль в образовании связей между отдельными нервными элементами. Созревают звездчатые клетки наиболее поздно, и само их созревание в большей степени, чем у других корковых нейронов, зависит от их функционирования. Опыты на животных, лишенных с момента рождения возможности видеть окружащий мир, показали, что число звездчатых клеток было значительно меньшим и разветвлены их отростки в значительно меньшей степени, чем у животных, получивших зрительную информацию из внешнего мира. Вот мы и столкнулись с конкретным примером обратного влияния

22

поступающей информации на развитие мозговых структур. Эти структуры могут достигнуть или не достигнуть полной зрелости в зависимости от их употребления или неупотребления. В этом просматривается одно из основных свойств мозга — его высокая пластичность.

Важно, однако, чтобы не только различные структуры мозга были зрелыми, но и связи между ними созрели, — только в таком случае мозг будет работать как единое целое. В младшем школьном возрасте увеличиваются по объему и длине основные проводящие пути, по которым идет информация о зрительных и звуковых сигналах, а также «встречные» пути, по которым мозг передает свои команды к двигательной системе.

Это относится и к волокнам, которые связывают участки мозга правого и левого полушарий (так обеспечивается парность их работы), и к волокнам, пролегающим между пунктами одного и того же полушария, — такие волокна называют ассоциативными; они играют основную роль в целостной деятельности мозга.

Словом, к моменту начала обучения в школе мозг ребенка является в значительной мере структурно зрелым, однако нервные элементы и особенно их связи продолжают формироваться в течение еще нескольких лет.

В последние десятилетия разработаны физиологические методики, позволяющие оценить, насколько созрели и как работают мозговые структуры. Для исследования мозга человека используют метод регистрации электрической активности мозга — электроэнцефалографию.

Известно, что кора больших полушарий оказывает тормозящее влияние на нижележащие отделы мозга. Естественно: чем менее развита кора, тем меньше может быть такое влияние. Отсюда следует, что повышенная активность подкорковых структур, характерная для детей 7—8-летнего возраста, связана с некоторой незрелостью коры больших полушарий. «Несдерживаемая» подкорка проявляется в эмоциях детей: они более непосредственно, чем взрослые, проявляют свои чувства.

На протяжении младшего школьного возраста продолжается созревание коры и вместе с тем возрастает ее тормозящее влияние на подкорку. Примерно к концу этого возрастного периода (к 10—12 годам) как раз и устанавливаются характерные для взрослых отношения коры и подкорки.

Приобретение корой главенствующей роли — чрезвычайно важный фактор развития ребенка. Теперь почти как у взрослого организованы его высшие нервные функции. Кора — тормоз по отношению к подкорковым структурам, и усиление ее влияния способствует нарастанию сдержанности в проявлении эмоций, контролируемости и осмысленности поведения. Кора — организатор всей нервной деятельности, и укрепление ее в этой роли дает почву для совершенствования психических процессов внимания, без чего, по сути, немыслимы обучение и воспитание.

Современная нейрофизиология располагает данными, свидетельствующими о том, что механизмы, обеспечивающие

23

формирование внимания, значительно изменяются в ходе индивидуального развития.

Механизмы внимания младшего школьника, готовящие мозг к восприятию информации, еще в известной степени слабы. Возможно, именно этим и объясняется то, что школьникам этого возраста трудно быть сосредоточенными длительное время.

Однако к 10—12 годам непроизвольное внимание ребенка становится таким же, как у взрослых. Значит, на протяжении младшего школьного возраста накапливаются какие-то существенные изменения, которые делают это возможным. В чем же причина этих изменений, каков их механизм?

Электрофизиологические исследования позволяют считать, что причина кроется в изменении характера корково-подкорковых взаимоотношений в связи с созреванием коры больших полушарий и повышением ее реактивности на внешние воздействия.

Конечно, непроизвольное внимание весьма важно для обеспечения контактов ребенка с внешним миром. Но еще более важным для развития восприятия в условиях резкого увеличения внешней информации в школьном возрасте оказывается становление механизмов внимания произвольного. Ведь эти механизмы должны обеспечить отбор наиболее существенных сигналов, соответствующих интересам ребенка, его намерениям и стоящим перед ним задачам.

Прежде чем перейти к рассмотрению тех, к сожалению, еще немногочисленных данных, которыми располагает современная нейрофизиология по этому вопросу, надо сказать о том, как складывается воспринимающая функция мозга, каковы ее особенности в школьном возрасте.

В развитии восприятия с наибольшей отчетливостью проявляются возрастные особенности работы различных отделов центральной нервной системы, степень участия их в приеме и анализе поступающей в мозг информации. Излишне доказывать, сколь важна роль восприятия в умственном развитии: все то, что с накоплением жизненного опыта становится достоянием человека, все, что он получает в воспитании и обучении, должно быть прежде всего воспринято.

Восприятие сигналов внешнего мира осуществляется рядом структур, объединенных в единую систему, которую И. П. Павлов назвал анализатором.

Рецепторы — это «окна» нервной системы. Они состоят из специализированных клеток, которые преобразуют энергию внешних стимулов в нервные процессы. От рецепторных образований нервные импульсы по специализированным проводниковым путям попадают в центральную нервную систему, где и проходит собственно анализ поступающей внешней информации.

Изменение восприятия с возрастом обеспечивается развитием каждого из звеньев анализаторов. Большинство рецепторных аппаратов созревают у человека очень рано. К началу школьного возраста, к 7 годам оказываются весьма зрелыми зрительные функции. Становится довольно высоким такой важный показатель, как острота зрения (которая

24

определяется способностью воспринимать мелкие детали предметов). Но поскольку острота зрения в младшем школьном возрасте у многих детей ниже, чем средняя норма для взрослого, очень важно использовать в обучении, для чтения книги с крупным шрифтом и вообще всячески избегать зрительного переутомления.

Что же меняется в строении и работе структур центральной нервной системы, что обеспечивает развитие с возрастом воспринимающей системы мозга? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо было изучить, как происходит у детей прием и анализ сигнала в коре больших полушарий.

Современные методы исследования позволили установить, что в коре, а именно в проекционных зонах, ответы на сигналы внешней среды регистрируются очень рано, с момента рождения ребенка. Но восприятие внешней информации — сложный активный процесс, в котором принимают участие и другие, непроекционные области, так называемые ассоциативные. В них, в частности, сигналы, поступающие из различных анализаторных систем, получают возможность взаимодействовать. Ведь если такое взаимодействие не налажено, организм не сможет нужным образом ответить на сигналы из внешнего мира, которые в большинстве случаев поступают сразу по нескольким каналам — мы одновременно видим, слышим, испытываем ощущения, связанные с движением.

В школьном возрасте участие непроекционных областей в восприятии усложняется и совершенствуется. Особое значение приобретает это тогда, когда необходим тонкий анализ сигнала, когда надо определить его значимость, принять решение. И здесь особая роль принадлежит лобным отделам коры больших полушарий. Именно в школьном возрасте отмечается увеличение степени их участия в процессе восприятия. Причем младшие школьники находятся еще в самом начале пути: у них лобные доли включаются в сравнительную оценку сигналов в значительно меньшей степени, чем у детей 12—15 лет.

С увеличением степени участия лобных областей коры в восприятии связано формирование процесса произвольного внимания. Это определяется ролью лобных областей в анализе словесных сигналов, в принятии решений и в организации деятельности. Некоторая степень незрелости лобных областей у младших школьников в сравнении со старшими объясняет, очевидно, те затруднения в организации произвольного внимания и избирательного восприятия, которые наблюдаются у детей этого возраста.

Ребенок младшего школьного возраста слабо выделяет соотношение различных частей зрительного образа, это может быть объяснено «неумением работать» тех структур мозга, которые призваны производить интеграцию, объединение, связывание. Исследования показывают, что в результате специально организованных занятий можно научить младших школьников (и даже дошкольников) воспринимать соотношения основных частей объекта. Отсюда вывод: не обязательно рассчитывать на «естественный ход событий» — восприятие можно и нужно целенаправленно формировать.

25

Подведем некоторые итоги. К началу школьного возраста завершается функциональное созревание коры больших полушарий, складываются связи нервных структур, которые обеспечивают включение высших нервных центров в прием и переработку внешних сигналов, ассоциативную функцию коры больших полушарий, совершенствование внимания.

Существенно, что формирование этих связей в большой мере определяется конкретными условиями, и прежде всего потоком поступающей информации. Высокая пластичность мозга в детском возрасте подсказывает нам, что можно и нужно целенаправленно воздействовать на развитие высших нервных и психических функций, воздействовать с учетом и наличных, и потенциальных возможностей мозга ребенка.