Программа для детей с речевыми нарушениями и проблемами в обучении

В 1996 году Мерцених, Паула Таллал, Билл Дженкинс и один из коллег Таллал, психолог Стив Миллер, создали компанию Scientific Learning, работа которой полностью посвящена использованию результатов исследований в области нейропластичности – призвана помочь людям перепрограммировать свой мозг.

Главный офис компании находится в деловой части Окленда, штат Калифорния, и располагается в шикарном здании под названием «Ротонда» с овальным стеклянным куполом высотой 120 футов (40 м), края которого украшены сусальным золотом. Входя в это здание, вы словно попадаете в другой мир. В Scientific Learning работают детские психологи, специалисты по нейропластичности, по человеческой мотивации и патологии речи, инженеры, программисты и художники‑мультипликаторы.

Я уже упоминал «Fast ForWord» – название обучающей программы, которую компания разработала для детей с речевыми нарушениями и проблемами в обучении. Эта программа позволяет тренировать любую основную функцию мозга, связанную с языком, начиная с расшифровки звуков и заканчивая пониманием – своего рода перекрестное мозговое обучение.

Программа включает в себя семь упражнений для мозга. Одна из них помогает детям совершенствовать способность различать короткие и длинные звуки . Например, по экрану монитора пролетает корова, издающая мычащие звуки. Ребенок должен поймать корову с помощью курсора и удерживать на месте нажатием кнопки мыши. Затем неожиданно длительность звука «му» едва заметно меняется. В этот момент ребенок должен отпустить корову и дать ей улететь. Тот, кто отпускает корову сразу же после изменения звука, набирает очки.

В другой игре дети учатся различать сочетания согласных и гласных звуков , которые легко перепутать, такие как «ба» и «да». Сначала эти сочетания появляются на небольшой скорости, как в обычной речи, а затем скорость их появления увеличивается. С помощью еще одной игры детей учат запоминать и сопоставлять звуки . «Быстрые части речи» используются во всех упражнениях, но их озвучивание замедляется с помощью компьютеров, чтобы дети с речевыми нарушениями могли слышать их и формировать для них четкие карты; затем по мере выполнения упражнений скорость озвучивания увеличивается.

Когда ребенок достигает поставленной перед ним цели, происходит что‑то забавное: персонаж мультфильма съедает ответ, зарабатывает несварение желудка, корчит комичную рожицу или делает смешное движение, которое достаточно неожиданно, чтобы удержать внимание ребенка. Это «вознаграждение» – важная часть программы, поскольку каждый раз, когда ребенок получает такое поощрение, его мозг выделяет такие медиаторы, как допамин и ацетилхолин, которые способствуют закреплению тех изменений карты, которые только что произошли. (Допамин усиливает вознаграждение, а ацетилхолин помогает мозгу «настраивать» и оттачивать воспоминания.)

Дети с менее выраженными нарушениями обычно работают с программой Fast ForWord один час и сорок минут в день пять раз в неделю в течение нескольких недель, а те, чьи нарушения более выражены, занимаются восемь – двенадцать недель.

Первые результаты исследования, опубликованные в журнале Science в январе 1996 года, были удивительными. Детей с нарушениями речи разделили на две группы – члены одной выполняли упражнения по программе Fast ForWord, а члены контрольной группы играли в компьютерную игру, похожую на ту, что была создана в рамках программы, но не тренирующую ускоренную обработку речи. В обе группы отбирали детей одинакового возраста с похожими коэффициентами умственного развития и языковыми навыками (проблемами). У детей, работавших с программой Fast ForWord, наблюдалось значительное улучшение результатов стандартного тестирования обработки речевой, языковой и слуховой информации. На момент окончания обучения они получали нормальное или превышающее норму количество баллов за владение языком, а повторное тестирование спустя шесть недель показало устойчивое сохранение достигнутых ими успехов. Они добились гораздо больших улучшений, чем дети в контрольной группе.

За шесть недель среднестатистический ребенок, прошедший обучение по программе Fast ForWord, продвигался в развитии языковых навыков на 1,8 года. Группа исследователей из Стэндфордского университета провела сканирование мозга двадцати детей, страдающих дислексией, до и после прохождения ими Fast ForWord. Первоначальные результаты сканирования показали, что дети с дислексией используют для чтения иные участки мозга, чем обычные дети. После обучения были получены результаты, свидетельствующие о нормализации работы их мозга.

История Вилли Арбора

Вилли Арбор – семилетний мальчик с рыжими волосами и веснушками из Западной Вирджинии. Он состоит в отряде бойскаутов‑волчат[45], любит ходить в супермаркет и, хотя его рост не превышает четырех футов (1 м 22 см), увлекается борьбой. Он только что прошел обучение по программе Fast ForWord и буквально преобразился.

«Главная проблема Вилли заключалась в том, что он недостаточно хорошо воспринимал на слух речь других людей, – рассказывает его мать. – Я могла сказать слово „копия“, а ему слышалось „кофе“. Когда был какой‑либо шумовой фон, ему было особенно сложно. Посещение детского сада действовало на него угнетающе. Его неуверенность буквально бросалась в глаза. Из‑за того, что все дети правильно отвечали на вопросы воспитателей, а он нет, у него появились нервные привычки – он начал жевать свою одежду или теребить рукав. В первом классе учитель предлагал оставить его на второй год». У Вилли были проблемы с чтением – как вслух, так и «про себя».

«Вилли не мог четко услышать изменение высоты тона, – продолжает его мать. – Поэтому он неспособен был отличить восклицание от общего утверждения и не улавливал изменений интонаций речи, что осложняло для него понимание эмоций людей. Для него все звучало одинаково».

Родители водили Вилли к детскому сурдологу, который диагностировал, что его «проблемы со слухом» вызваны возникшим в его мозге нарушением процесса обработки слуховой информации. Вилли тяжело давалось запоминание цепочек слов, потому что его слуховая система быстро перегружалась. Если вы давали ему более трех указаний одновременно, например: «пожалуйста, отнеси свою обувь наверх – положи ее в шкаф – затем спускайся обедать», он забывал их. Он снимал обувь, поднимался по лестнице и спрашивал: «Мама, что ты просила сделать?». Учителям все время приходилось повторять ему свои указания. Хотя он был по‑своему одаренным ребенком – у него были способности к математике, – проблемы с чтением мешали его успехам и в этой области.

Мать Вилли отказалась оставить его в первом классе на второй год, и летом в течение восьми недель он занимался по программе Fast ForWord.

«До начала занятий, – вспоминает она, – нам приходилось чуть ли не силой усаживать его за компьютер, и работа за ним его очень утомляла. Однако во время обучения он проводил за компьютером по сто минут в день в течение целых восьми недель. Ему нравился процесс выполнения упражнений и система баллов, потому что он сам мог видеть, как его результаты становятся все лучше и лучше». После окончания курса Вилли научился воспринимать интонации речи, начал хорошо понимать эмоции других людей и стал испытывать меньшее беспокойство. «Для него так много всего изменилось, – говорит его мать. Когда он принес домой результаты экзаменов, проводившихся в середине семестра, он сказал: „Мама, они лучше, чем в прошлом году“. Он начал получать за свои работы высокие оценки, и это было очень заметное улучшение… Теперь он чувствует уверенность в себе и своих возможностях. Мне же кажется, что мои молитвы были услышаны. Это просто удивительно». Прошел год, а способности Вилли продолжают совершенствоваться.

«Побочные эффекты» обучения

До команды Мерцениха начала доходить информация о том, что использование программы Fast ForWord дает ряд «побочных эффектов». У детей улучшался почерк. Родители сообщали о том, что у многих учеников начало проявляться устойчивое внимание и сосредоточенность . Мерцених считал, что эти неожиданные позитивные моменты связаны с тем, что программа Fast ForWord способствует некоторым общим улучшениям процесса психической обработки информации.

Один из наиболее важных видов деятельности мозга – о котором мы часто не задумываемся – это определение длительности тех или иных вещей или обработка временной информации. Если вы не способны определить, сколько времени длятся события, то не можете соответствующим образом двигаться, воспринимать окружающий вас мир или прогнозировать. Мерцених выяснил, что при обучении людей чувствовать на своей коже очень быстрые вибрации, длящиеся всего 75 миллисекунд, они также обретают способность распознавать звуки длительностью в 75 миллисекунд. Создавалось впечатление, что программа Fast ForWord повышает общую способность мозга управлять временем.

Иногда эти улучшения затрагивали также обработку визуальной информации. До начала занятий, когда Вилли предложили сыграть в игру, в которой нужно было выбирать предметы, не соответствующие месту: сапог на дереве, жестяная банка на крыше, – его глаза бегали по всей странице. Он пытался увидеть всю страницу вместо того, чтобы просматривать единовременно одну небольшую ее часть. В школе при чтении он часто пропускал целые строки. После завершения обучения по программе Fast ForWord его глаза больше не бегали по всей странице – он научился фокусировать свое визуальное внимание.

У некоторых детей, которые прошли стандартизованное тестирование вскоре после завершения программы Fast ForWord, наблюдался прогресс не только в области языка, речи и чтения, но и в математике, естественных и социальных науках. Возможно, эти дети лучше слышали то, что происходило в классе, или лучше читали – но Мерцених считал, что объяснение этого факта более сложное.

«Происходит повышение коэффициента интеллекта , – говорит он. – Мы использовали матричный тест, представляющий собой средство оценки коэффициента интеллекта, ориентированное на обработку визуальной информации – и наблюдали его повышение».

Кроме того, были и другие неожиданные результаты. Так, специалисты начали наблюдать определенный общий прогресс у некоторых детей, страдающих аутизмом .

Аутизм

Аутизм – патологическая замкнутость, когда человек не способен установить душевный контакт с другим человеком. Аутизм – одна из самых непостижимых загадок и одно из наиболее тяжелых нарушений развития у детей. Эту проблему называют «расстройством развития», потому что она затрагивает множество аспектов: ум, восприятие, навыки общения и эмоциональную сферу жизни человека.

У большинства детей, страдающих аутизмом, коэффициент интеллекта ниже 70. У них наблюдаются серьезные трудности с общением, а в наиболее тяжелых случаях аутисты воспринимают людей как неодушевленные объекты, не приветствуя их и не признавая за людей. Иногда может показаться, что аутисты не видят, что в мире существует «другой разум». Они также испытывают трудности с обработкой поступающей извне чувственной информации. Такая информация часто вызывает у них быструю перегрузку мозга, делая их сверхчувствительными к звукам и прикосновениям. (Возможно, это объясняет, почему дети‑аутисты обычно избегают зрительного контакта: впечатления от контактов с людьми, в особенности когда «общение» воздействует на несколько органов чувств, – для них слишком интенсивны.) Нейронные сети у таких детей сверхактивны, и многие из них страдают эпилепсией.

В связи с тем что многие аутичные дети имеют нарушения речи, врачи‑клиницисты стали предлагать их родителям воспользоваться программой Fast ForWord. Результаты оказались самыми неожиданными. Родители аутистов, прошедших лечение по программе Fast ForWord, рассказывали Мерцениху, что их дети стали более общительными. Это вызвало у него вопрос, не стали ли эти дети просто более внимательными слушателями. Ответы родителей привели его в восхищение: стало ясно, что симптомы расстройства речи и симптомы аутизма исчезали одновременно. Могло ли это означать, что языковые и аутистические нарушения – разные проявления одной и той же проблемы?

Два исследования с участием детей‑аутистов подтвердили информацию, полученную Мерценихом. Одно из них – ориентированное на изучение языковых навыков – показало, что программа Fast ForWord помогает аутичным детям быстро перейти от тяжелых речевых нарушений к нормальному уровню владения речью. Однако в ходе второго исследования, в котором приняли участие сто детей‑аутистов, выяснилось, что эта программа также оказывает серьезное влияние на симптомы их главного недуга. У детей повышалась продолжительность концентрации внимания и улучшалось… чувство юмора. Им стало проще общаться: они были способны к более длительному зрительному контакту, начали здороваться с людьми и обращаться к ним по имени, разговаривали с ними и прощались в конце встречи. Казалось, что дети начали ощущать, что в мире существуют другие люди, достойные внимания.

История Лорали

Восьмилетней Лорали диагноз «среднефункциональный аутизм» поставили, когда ей было три года. Даже в возрасте восьми лет она мало говорила. Она не откликалась на свое имя и не реагировала на обращение родителей, словно не слышала их. Иногда она разговаривала, но когда делала это, то, по словам матери, «использовала свой собственный язык, который иногда было невозможно понять». Если она хотела сока, то не просила его. Если она хотела взять какую‑либо вещь, она объясняла это с помощью жестов и тянула родителей к шкафам.

У нее наблюдались и другие симптомы аутизма, такие как повторяющиеся движения, к которым дети‑аутисты прибегают, пытаясь сдержать охватывающие их чувства. По словам матери Лорали, у нее «был весь спектр симптомов: взмахи руками, хождение на цыпочках, избыток энергии, кусание. И она не могла сказать мне, что чувствует».

Она была очень привязана к деревьям. Когда родители водили ее по вечерам на прогулку, она часто останавливалась, прикасалась к дереву, обнимала его и разговаривала с ним.

Лорали обладала необычной чувствительностью к звукам. «У нее был исключительный слух, – говорит ее мать. – Когда она была маленькой, то часто закрывала уши руками. Она не выносила определенную музыку, передаваемую по радио, например, классику или медленную музыку». В кабинете педиатра она слышала раздающиеся на верхнем этаже звуки, которые никто другой не слышал. Дома она подходила к раковине, наполняла ее водой, обнимала трубы и слушала, как по ним течет вода.

Отец Лорали был военным моряком и в 2003 году служил в Ираке. Когда в связи с его переводом семья переехала в Калифорнию, Лорали поступила в среднюю школу, где ее взяли в специальный коррекционный класс, в котором использовалась программа Fast ForWord. В течение восьми недель она примерно два часа в день выполняла упражнения этой программы.

Когда она завершила курс, «ее речь буквально взорвалась, – вспоминает ее мать, – и она начала больше говорить и использовать полные предложения. Она могла рассказать мне о том, что с ней было в школе. До этого я спрашивала: „Как прошел твой день – хорошо или плохо?“. Теперь она рассказывала о том, что делала, при этом помнила детали прошедшего дня. Если она попадала в плохую ситуацию, то могла поделиться этим, и мне не приходилось вытягивать из нее слова. Ей также стало проще что‑то запомнить». Лорали всегда любила читать, теперь же она читает более длинные книги, научную литературу и энциклопедию. «Сегодня она слушает достаточно тихие звуки и спокойно воспринимает разную музыку, звучащую по радио, – говорит ее мать. – Она словно пробудилась к жизни. А так как она изменилась в плане общения, это стало пробуждением для всех нас. Это настоящее счастье».

Природа аутизма по Мерцениху

Мерцених решил, что ему нужно вернуться к научной работе, чтобы лучше понять природу аутизма и многочисленные задержки в развитии, связанные с ним. Он считал, что для этого необходимо прежде всего создать «аутистичное животное» – животное, у которого будут те же нарушения в развитии, что и у детей‑аутистов. Тогда он сможет изучить его и попытаться вылечить.

Когда Мерцених начал думать о том, что он называет «детской катастрофой» аутизма, ему пришло в голову, что, возможно, в этом случае что‑то идет не так в младенческом возрасте, то есть в тот период, на который приходятся наиболее важные критические периоды, наивысшая пластичность мозга и максимально активное его развитие. Однако аутизм – это, главным образом, наследственное расстройство. Если один из однояйцевых близнецов страдает аутизмом, то его вероятность у второго близнеца равна 80–90 процентам. В случае разнояйцевых близнецов, когда один из них аутист, у второго, не страдающего аутизмом, все же бывают проблемы с речью и социальными взаимодействиями.

Тем не менее число случаев аутизма растет с ужасающей скоростью, что не может объясняться исключительно генетикой. Когда около сорока лет назад это расстройство впервые получило признание в качестве самостоятельного диагноза, оно наблюдалось примерно у одного человека из 5000. Сегодня – у одного из 15 человек! Это увеличение вызвано отчасти тем, что аутизм устанавливают лучше, чем раньше, кроме того, у некоторых детей признают «легкий аутизм» ради обеспечения государственной финансовой помощи на их лечение. «Однако, – говорит Мерцених, – даже с учетом всех поправок, наблюдается трехкратное увеличение числа случаев аутизма за последние пятнадцать лет».

Мерцених пришел к мысли, что существует вероятность влияния факторов окружающей среды на рефлекторные дуги таких детей, вызывающего раннее завершение критических периодов до полной дифференциации карт мозга. При рождении наши проекционные зоны мозга напоминают «черновые наброски», или схематичные чертежи, лишенные деталей и недифференцированные . В сенситивные периоды, когда под действием первого жизненного опыта формируется структура карт нашего мозга, черновой набросок становится детализированным и дифференцированным.

И снова крысы

Мерцених и его команда использовали микрокартирование для того, чтобы показать, как происходит формирование карт у новорожденных крыс в критический период. Сразу же после рождения, в начале критического периода, слуховые карты крыс были недифференцированными и имели только две обширные области в коре головного мозга. Половина карты реагировала на любой звук высокой частоты. Вторая половина реагировала на любой низкочастотный звук.

Когда во время сензитивного периода животное подвергалось воздействию звука определенной частоты, эта простая организация менялась. Если оно постоянно слышало высокий звук В, то через некоторое время происходила активация только нескольких нейронов, которые становились селективными в отношении этого звука. То же самое происходило, когда животное подвергалось воздействию звуков Г, Д, Е и так далее. Теперь карта вместо двух обширных областей имела множество разных зон, каждая из которых реагировала на те или иные звуки, то есть стала дифференцированной.

Удивительная особенность коры головного мозга в критический период заключается в том, что она настолько пластична, что может меняться просто под воздействием нового стимула. Такая чувствительность позволяет младенцам и очень маленьким детям в сенситивный период развития языковых навыков без труда учиться новым звукам и словам, всего лишь слушая разговоры родителей. По окончании критического периода дети старшего возраста и взрослые, конечно же, могут учить языки, но теперь им приходится прикладывать усилия для концентрации внимания.

Для Мерцениха различие между пластичностью мозга в сенситивный период и пластичностью мозга взрослого человека заключается в том, что в критический период карты мозга могут быть изменены за счет простого воздействия со стороны внешнего мира благодаря тому, что «механизм обучения постоянно включен».

Постоянное пребывание этого «механизма» во включенном состоянии имеет важный биологический смысл, поскольку дети не знают, что именно для их дальнейшей жизни будет важно, а что нет, поэтому усваивают все. Обращать особое (произвольное) внимание способен только мозг, для которого уже характерна определенная организованность.

Исследования Риты Леви‑Монтальчини

Следующую подсказку, необходимую для понимания аутизма, Мерцених нашел в исследованиях молодой еврейской женщины Риты Леви‑Монтальчини. Их Рита тайно проводила в фашистской Италии еще во время Второй мировой войны.

Леви‑Монтальчини родилась в 1909 году в Турине и там же окончила медицинскую школу. В 1938 году, когда правительство Муссолини запретило евреям заниматься медицинской практикой и научными исследованиями, она бежала в Брюссель для продолжения своей работы. Когда и над Бельгией нависла опасность немецкой оккупации, Рита вернулась в Турин и построила в своей спальне секретную лабораторию, в которой занималась изучением формирования нервов, отливая микрохирургические инструменты из швейных игл. В 1940 году союзники начали бомбить Турин, и она бежала в Пьемонт. Однажды во время переезда в маленькую деревню на севере Италии Рита Леви‑Монтальчини сидела на полу вагона для перевозки скота, переделанного в пассажирский вагон, и читала научную работу Виктора Гамбургера (он одним из первых начал изучение развития нейронов, используя для этого зародыши цыплят). Рита решила повторить и расширить его эксперименты, воспользовавшись для своей работы столом в горной хижине и яйцами от местного фермера. После завершения каждого эксперимента она съедала эти яйца.

Война окончилась, и Гамбургер предложил Леви‑Монтальчини присоединиться к нему и его коллегам из Вашингтонского университета в Сент‑Луисе. Они выяснили, что нервные волокна цыплят растут быстрее в присутствии клеток опухоли мышей. Леви‑Монтальчини предположила существование в раковых клетках вещества, стимулирующего рост нервной ткани. Вместе с биохимиком Стенли Коэном она выделила соответствующий белок и назвала его фактором роста нервов, или NGF. За проделанную ими работу Леви‑Монтальчини и Коэн получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1986 года.

BDNF – волшебный эликсир мозга

Исследования Леви‑Монтальчини привели к открытию целого ряда подобных факторов роста нервов, один из которых привлек внимание Мерцениха. Это был нейротрофический фактор мозга, или BDNF.

BDNF играет важную роль в подкреплении изменений, происходящих в мозге в критический период. По утверждению Мерцениха, это происходит четырьмя разными способами.

Когда мы выполняем какое‑либо действие, требующее одновременной активации определенных нейронов, они выделяют BDNF. Этот фактор роста укрепляет связи между данными нейронами и помогает соединять их вместе, чтобы обеспечить их совместную активацию в будущем. BDNF также способствует росту тонкой жировой оболочки вокруг каждого нейрона, которая ускоряет передачу электрических сигналов.

В течение сенситивного периода BDNF активирует базальное ядро – ту часть нашего мозга, которая позволяет нам фокусировать внимание и поддерживает его в активированном состоянии на протяжении всего критического периода . Базальное ядро помогает нам не только концентрировать внимание, но и запоминать то, что мы переживаем, помогает дифференциации мозговой карты. Вот как об этом говорит Мерцених: «Словно в нашем мозге есть учитель, который говорит: „Вот это действительно важно – это вы должны знать, чтобы сдать экзамен под названием жизнь“». Мерцених называет базальное ядро и систему внимания «модулирующей системой управления пластичностью» – нейрохимической системой, которая при активации переводит мозг в состояние предельной пластичности.

Четвертая и последняя функция BDNF: он заканчивает укрепление ключевых связей – помогает завершить критический период. После установления основных нейронных связей возникает потребность в стабильности системы и, соответственно, меньшем уровне пластичности. Когда BDNF выделяется в достаточных количествах, он отключает базальное ядро и заканчивает волшебную эпоху обучения, не требующего усилий. В дальнейшем базальное ядро может быть активировано только при появлении чего‑то важного, необычного или нового, или в том случае, когда мы делаем усилие для концентрации внимания.

«Перевозбуждение» нейронов

Работа Мерцениха по изучению критического периода и BDNF помогла ему разработать теорию, объясняющую, каким образом множество разных проблем может стать частью такого феномена, как аутизм. Он утверждает, что в течение критического периода некоторые ситуации перевозбуждают нейроны детей, генетически предрасположенных к аутизму. Это приводит к масштабному, преждевременному выделению BDNF . Вместо закрепления важных связей происходит закрепление всех связей. Выделяется такое большое количество BDNF, что это приводит к преждевременному завершению критического периода, сопровождающемуся усвоением всех этих связей, и ребенок остается с множеством недифференцированных карт мозга. Поэтому когда он слышит звук одной частоты, у него начинается активация всей слуховой коры. Судя по всему, именно это происходило с Лорали, которая закрывала руками свои уши, когда слышала музыку.

Другие дети‑аутисты гиперчувствительны к прикосновениям и могут чувствовать боль даже тогда, когда к их коже прикасаются ярлыки одежды. Теория Мерцениха также объясняет высокую частоту случаев эпилепсии аутистов: из‑за низкой дифференциации карт мозга и установления множества связей в нем активация нескольких нейронов может привести к активации всего мозга. Это также объясняет причины большего размера мозга у детей‑аутистов[46]– BDNF увеличивает жировую оболочку вокруг нейронов.

Учитывая роль BDNF в развитии аутизма и расстройств речи, Мерцениху предстояло понять, что служит причиной «перевозбуждения» молодых нейронов и выделения больших количеств этого белка.

Анализируя данные ряда исследований, он пришел к выводу, что на рост числа аутистов может влиять фактор окружающей среды. В ходе одного из этих исследований были обследованы дети, которые жили в домах, расположенных рядом с шумным аэропортом во Франкфурте в Германии. Полученные результаты показали, что чем ближе к аэропорту жили дети, тем ниже был уровень их интеллекта. Похожее исследование было проведено в Чикаго среди детей из высотных многоквартирных домов, построенных рядом со скоростной автомагистралью Дэна Райана. Ученые выяснили, что более низкий уровень интеллекта наблюдается у детей, живущих на этажах, которые были ближе к дороге. Мерцених начал размышлять о роли фактора окружающей среды, который может влиять на всех, но причиняет больший вред детям, имеющим генетическую предрасположенность к заболеванию аутизмом, – о постоянном фоновом шуме от машин, который иногда называют белым шумом. В спектре белого шума представлено множество частот, поэтому он оказывает сильное стимулирующее воздействие на слуховую зону коры головного мозга.

«Маленькие дети растут в окружающих условиях, которые становятся все более шумными, – говорит он. – Их всегда окружает шум». Сегодня белый шум присутствует везде, поступая от вентиляторов, установленных в электронной технике, кондиционеров, нагревателей и автомобильных двигателей. Мерцених решил найти ответ на вопрос: как этот шум может влиять на развивающийся мозг.

Для проверки предложенной им гипотезы группа Мерцениха подвергала детенышей крыс воздействию импульсов белого шума на протяжении критического периода и выявила у них разрушение коры головного мозга.

«Каждый раз, когда вы подвергаетесь воздействию импульса, – говорит Мерцених, – у вас возбуждается все слуховая кора – каждый нейрон». Активация такого большого числа нейронов вызывает массивное выделение BDNF. А это, в соответствии с моделью Мерцениха, приводит к преждевременному завершению критического периода. Животные остаются с недифференцированными картами мозга и действующими без всякого разбора нейронами, которые может активировать любая частота.

Мерцених обнаружил, что у детенышей крыс, так же как и у детей‑аутистов, была предрасположенность к эпилепсии, и даже воздействие на них нормальной речи вызывало эпилептический припадок. (Люди, страдающие эпилепсией, отмечают, что световые вспышки, используемые на рок‑концертах, вызывают у них судорожные припадки. Вспышки представляют собой импульсы излучения белого цвета и также состоят из множества частот.) Теперь у Мерцениха была «животная модель» для изучения аутизма.

* * *

На этом этапе перед Мерценихом встал вопрос: можно ли что‑то сделать, чтобы привести в норму недифференцированные карты мозга после окончания критического периода. Если бы ему и его команде это удалось, то они подарили бы надежду детям, страдающим аутизмом.

Используя белый шум, они сначала дифференцировали слуховые карты крыс. Затем, после возникновения нарушений, они упорядочивали и заново дифференцировали карты с помощью очень простых звуков, повторяемых по одному за раз. Им действительно удалось благодаря тренировкам вернуть карты в нормальное состояние. «Именно это, – говорит Мерцених, – мы пытаемся сделать в случае с детьми‑аутистами». Сегодня он разрабатывает модифицированный вариант Fast ForWord, предназначенный для преодоления аутизма.

Очередная панацея?

А есть ли возможность возобновления пластичности, характерной для критического периода, позволяющая взрослым людям учить языки так, как это делают дети – просто слушая их? Мерцених уже доказал, что нейропластичность продолжает существовать во взрослом состоянии, и что, приложив усилия – за счет концентрации внимания, мы можем перепрограммировать наш мозг. Но теперь он спрашивал себя, можно ли продлить сенситивный период обучения?

Обучение в сенситивный период дается легко, потому что в это время базальное ядро всегда активировано. Мерцених и его молодой коллега Майкл Килгард провели эксперимент, в ходе которого они искусственным образом активировали базальное ядро взрослых крыс и давали им обучающие задания, выполнение которых не требовало от них концентрации внимания и не завершалось вознаграждением.

Они имплантировали микроэлектроды в базальное ядро и применяли стимуляцию электрическими импульсами для поддержания ядра в активированном состоянии. Затем они воздействовали на крыс звуком с частотой 9 Гц, чтобы посмотреть, могут ли они без усилий формировать соответствующую этому звуку зону мозга, как это происходит у детенышей крыс во время критического периода. Через неделю Килгард и Мерцених увидели массивно расширенную проекционную зону этой конкретной звуковой частоты. Таким образом, они нашли способ искусственного возобновления сенситивного периода у взрослых людей.

Затем они использовали эту же самую методику, стремясь заставить мозг ускорить время обработки информации. Обычно слуховые нейроны взрослых крыс могли реагировать только на звуки с максимальной частотой 12 импульсов в секунду. Однако благодаря стимулированию базального ядра удалось «научить» нейроны реагировать на более быстрые входные сигналы.

Эта работа открывает возможности для более эффективного обучения в старшем возрасте. Базальное ядро молено активировать с помощью электрода, микроинъекций химических веществ или лекарственных препаратов. Трудно ожидать, что у людей не вызовет интереса технология, которая позволит без особых усилий овладевать знаниями в области науки, истории или профессии благодаря лишь короткому ознакомлению с ними. Представьте себе иммигрантов, приезжающих в незнакомую страну, которые получают возможность с легкостью выучить новый язык за несколько месяцев. Представьте, как может измениться жизнь пожилых людей, которых уволили с работы, если они смогут приобрести новый навык с той же быстротой, какая была у них в детские годы. Подобные методики, вне всякого сомнения, могли бы использовать учащиеся средней школы и студенты университетов в своей учебе и при подготовке к сложным вступительным экзаменам. (Уже сегодня многие студенты, не страдающие синдромом дефицита внимания, используют стимуляторы в процессе учебы.) Правда, подобные агрессивные вмешательства могут оказывать непредвиденное, вредное влияние на мозг – не говоря уже о нашей способности к самодисциплине – но, возможно, их стоит использовать в случаях острой медицинской необходимости, для действительно больных людей. Активирование базального ядра поможет пациентам с повреждениями мозга, трудностями концентрации внимания – больным, которым не удается заново освоить такие утраченные функции, как чтение, письмо или ходьба.

Как избежать маразма

Мерцених создал еще одну компанию – Point Science, главное предназначение которой – помочь людям сохранить пластичность мозга с приближением старости и увеличить продолжительность их психической жизни. Мерцениху 61 год, но он не возражает, когда его называют пожилым человеком. «Я люблю пожилых людей, – говорит он. – Я всегда их любил. Возможно, самым любимым для меня человеком был мой дедушка по отцовской линии, который входит в число трех или четырех самых умных и интересных людей, которых я встречал в своей жизни». Дедушка Мерцениха приехал в Америку из Германии на одном из последних клиперов, когда ему было девять лет. Он был самоучкой, что не помешало ему стать архитектором и строительным подрядчиком. Он дожил до 79 лет в те времена, когда средняя продолжительность жизни приближалась к 40 годам.

«Установлено, что когда будут умирать те, кому сегодня шестьдесят пять, средняя продолжительность жизни намного превысит восемьдесят лет. Однако с вероятностью в 47 % можно сказать, что к тому времени, когда вам исполнится 85 лет, вы будете страдать болезнью Альцгеймера, – смеется он. – Получается, что мы сами создали эту причудливую ситуацию, при которой мы сохраняем людям жизнь достаточно долго только для того, чтобы в среднем половина из них оказалась за бортом жизни задолго до смерти. Нам нужно сделать что‑то с продолжительностью их психической жизни, увеличить ее и согласовать с продолжительностью жизни тела».

Мерцених считает, что наше нежелание заниматься интенсивным обучением с наступлением старости приводит к «истощению» систем мозга , которые модулируют, регулируют и контролируют его пластичность. В ответ он разработал упражнения для мозга, предназначенные для предотвращения возрастного когнитивного спада – типичного ухудшения памяти, мышления и скорости обработки информации.

Способ борьбы с психическим спадом, предлагаемый Мерценихом, расходится с представлениями большинства специалистов по неврологии. Десятки тысяч работ, посвященных физическим и химическим изменениям, происходящим в стареющем мозге, описывают процессы, которые возникают по мере отмирания нейронов. На рынке можно найти множество лекарственных препаратов, предназначенных для блокирования этих процессов и повышения уровня снижающихся химических веществ в мозге. Однако Мерцених уверен, что все эти лекарства, объемы продаж которых составляют миллиарды долларов, обеспечивают улучшение только на четыре‑шесть месяцев.

«В этом подходе есть что‑то неправильное, – говорит он. – Он полностью упускает из вида то, что необходимо для сохранения нормальных навыков и способностей … Словно те навыки и способности, которые приобретаются в юном возрасте, обречены на ослабление по мере старения мозга».