Тренировка — залог умения. Мозг пластичен, и благодаря этому качеству его можно и нужно тренировать. Игра на музыкальных инструментах вносит изменения в области мозга, которые управляют тонкой моторикой, а также улучшает работу слуховых центров. Это значит, что мы можем тренировать и те области мозга, которые имеют отношение к объему рабочей памяти. Несмотря на это, психологи по традиции рассматривают объем рабочей памяти как статическую и неизменяемую величину.

Конечно, отдельные попытки улучшить рабочую память, в частности, у детей, страдающих различными функциональными нарушениями, уже предпринимались, в частности, в 1970-е годы. Американский психолог Эрл Баттерфилд провел серию экспериментов с целью обучить детей мнемоническим приемам, помогающим справляться с задачами на рабочую память[105]. Чтобы запомнить цифры, детям давали задание повторять про себя только первые цифры, а последние цифры они запоминали, полагаясь на пассивную память. Этот прием срабатывал только при операциях с цифрами, но не помогал детям при других видах интеллектуальной деятельности. Таким образом, мнемонические техники имеют ограниченный спектр действия.

В другом эксперименте, потребовавшем поистине героических усилий, студент колледжа постоянно тренировался, повторяя про себя произвольную последовательность цифровых комбинаций[106]. Он зачитывал их вслух, по часу в день, 3–5 дней в неделю. И так на протяжении 20 месяцев. В результате к концу 20-го месяца студент смог воспроизвести 79 цифр. Кстати, вот и опровержение знаменитой гипотезы Миллера о магическом числе семь. Секрет заключался в том, что студент выработал свою методику запоминания цифр — он группировал их и сопоставлял с информацией, которая хранилась в долговременной памяти. Студент увлекался мировыми рекордами. Например, сочетание цифр 3492 он запомнил потому, что 3 минуты и 49,2 секунды — это мировой рекорд по преодолению английской мили. И так далее. После серии тренировок он по-прежнему мог вспомнить большинство цифровых комбинаций. Эта информация хранилась в долговременной памяти. Но когда ему предложили тест на запоминание букв, он смог повторить только 6 букв. Иными словами, его рабочая память осталась на прежнем уровне.

Осваивая тот или иной прием, мы нацелены только на выполнение сугубо конкретных задач. Универсальной техники запоминания большого количества информации — цифровой или буквенной — не существует. Методика, которая использовалась в исследованиях пластичности мозга, в первую очередь у обезьян, основана на тренировках. Причем чем больше тренировок, тем они продуктивнее, а упражняться нужно долго и регулярно, постепенно усложняя задачи.

Итак, тренировка развивает специфические функции и те области, которые активируются именно этой функцией. Но если существуют полимодальные области рабочей памяти, то есть области, которые активируются при выполнении различных типов задач на рабочую память, независимо от того, что именно следует запомнить, и если эти области можно тренировать, то дисперсионный эффект должен распространяться по крайней мере на различные виды задач на рабочую память. К тому же в предыдущей главе мы убедились, что одни и те же ключевые области также активируются при выполнении других задач, таких как матрицы Равена, и если объем памяти увеличивается, можно также распространить дисперсионный эффект и на другие задачи — по решению проблем, которые не зависят от рабочей памяти.

Возможность тренировки рабочей памяти заинтересовала меня в конце 1999 года. Если объем рабочей памяти можно расширить, то это окажет неоценимую помощь всем, кто испытывает затруднения с запоминанием. К тому же подобные тренировки позволяют проследить за динамикой состояния пациентов в контрольной группе. В данном случае в контрольную группу входят дети с СДВГ.

В своих исследованиях я использовал самые элементарные задачи на рабочую память[107]. Например, предлагал запомнить расположение кругов в таблице. Оказалось, что не так-то просто заставить десятилетних мальчиков и девочек, которые славятся непоседливостью, на протяжении нескольких недель выполнять монотонные упражнения на рабочую память.

Чтобы облегчить задачу и придать упражнениям более привлекательный вид, я и мои коллеги решили использовать компьютерные игры. К исследованиям подключились программисты Юнас Беккеман и Давид Скуглунд, которые разработали множество компьютерных игр и развивающих программ для детей в возрасте 10–12 лет. Поскольку кнопки для разных упражнений размещались на разных сегментах робота, мы назвали компьютерную программу RoboMemo.

Мы взяли за основу те упражнения, которые я и мои коллеги уже использовали в разных тестах, когда предлагали испытуемым запомнить расположение картинок или комбинацию цифр и букв. Дети занимались примерно по 40 минут в день, но задания менялись. Как только результаты улучшались, мы усложняли задачи. Детям приходилось максимально напрягать свою память. Чтобы усилить мотивацию, мы ввели систему очков, и дети состязались друг с другом, пытаясь побить собственные рекорды. К тому же мы придумали еще один игровой прием: дети зарабатывали баллы, которые они могли потратить в конце рабочего дня.

После ряда пилотных испытаний программа была запущена. В исследовании участвовало 14 детей с СДВГ. В принципе существуют разные методики оценок результатов тренировок. Для абсолютной точности необходимо опираться на показатели контрольной группы. Если просто измерять те или иные функции до и после занятий и констатировать, что они улучшились, то мы получим весьма приблизительные данные. При подведении итогов следует учесть, как повлияло на результаты повторное выполнение заданий, то есть принять во внимание так называемый эффект повторного проведения теста. Таким образом, роль контрольной группы сводится к тому, чтобы выполнить какое-либо альтернативное задание, например, чтобы проверить, как возникает эффект плацебо.

Для этого мы решили использовать компьютерную программу, в которой практически повторялись упражнения на рабочую память, но с менее сложным уровнем задач. В тренировочной группе уровень сложности программы постоянно корректировался, в зависимости от индивидуальных способностей детей. Детям из тренировочной группы предлагалось запомнить 5, 6 или 7 цифр. Дети же в контрольной группе запоминали всего 2 цифры. Так что в контрольной группе ожидался гораздо меньший тренировочный эффект. Если мы поднимаем двухсотграммовые гантели, то эти нагрузки никак нельзя сравнивать с силовыми тренировками, когда спортсмены поднимают тяжести на пределе своих возможностей.

Дети в обеих группах тренировались ежедневно на протяжении 5 недель, и мы проводили с ними различные тесты — до и после тренировок. Проанализировав полученные данные, мы обнаружили, что дети, которые тренировались регулярно, не только улучшили свои результаты по сравнению с детьми из контрольной группы, но и стали значительно лучше выполнять другие задачи, которые раньше не входили в программу.

Недостаток исследования заключался в том, что число испытуемых было ограниченно. Особо придирчивые исследователи также подчеркивали, что «один эксперимент не дает материала для далеко идущих выводов». Это уловка 22, с которой приходится мириться большинству ученых. По этому поводу можно процитировать высказывание психолога Уильяма Джеймса: «На первых порах новая теория провозглашается нелепой. Затем ее принимают, но говорят, что она не представляет собой ничего особенного и ясна как божий день. Наконец, она признается настолько важной, что ее бывшие противники начинают утверждать, будто они сами открыли ее».

Чтобы убедиться в достоверности полученных результатов, мы провели серию клинических испытаний. Мы сотрудничали с четырьмя университетскими клиниками и в общей сложности задействовали двадцать ученых, каждый из которых выполнял свою часть работы. Пятьдесят детей с СДВГ на протяжении пяти недель сидели перед компьютерами, дома или в школе, и выполняли упражнения на запоминание. Дети посылали нам отчеты по электронной почте на сервер клиники, чтобы мы смогли проследить, действительно ли все тесты выполнялись должным образом. Спустя почти два года, после проведения множества тестов и анализов, мы получили результаты, подтвердившие наши ожидания и первоначальные выводы: дети из тренировочной группы улучшили показатели рабочей памяти по сравнению с детьми из контрольной группы. Иными словами, дети, которые выполняли на компьютере задачи на рабочую память, такие как запоминание композиций в таблице (4 х 4), и вовремя кликали мышью, стали также лучше выполнять и другие виды задач на рабочую память, без участия компьютера, например вспоминали, в какой последовательности психолог показывал деревянные кубики.

Показатели улучшились на 18 процентов; и когда мы произвели измерения через три месяца после окончания курса тренировок, результат оказался тот же. Это означает, что испытуемый, который раньше мог удержать в рабочей памяти 7 позиций, теперь мог запомнить 8. Возможно, это не открытие мирового масштаба. И все же мы осмеливаемся утверждать: рабочую память можно улучшить путем упражнений. Мы также обнаружили, что системы мозга не статичны и что объем рабочей памяти можно увеличить.

Но если рабочая память поддается тренировке, значит, можно развивать навыки по решению разных интеллектуальных задач. Чтобы убедиться в этом, мы использовали матрицы Равена. После ряда исследований мы увидели, что дети, которые тренировались, стали значительно лучше решать эти тесты. Это также подтверждается результатами другого развернутого исследования[108]. При повторном тестировании дети из тренировочной группы улучшили свой результат примерно на 10 процентов, что значительно превысило 2-процентный результат контрольной группы.

Мы также обратились к родителям с просьбой оценить поведение детей, используя критерии, по которым определяют СДВГ. Оказалось, что, по мнению родителей, дети стали гораздо более собранными, и, похоже, предположение о связи между симптомами СДВГ и рабочей памятью, которое вдохновило нас на исследование, подтвердилось.

Недавно американская научная группа из Нотрдамского университета (штат Индиана, США) использовала наш компьютеризированный метод для тренировки детей с СДВГ. Они смогли повторить наши результаты и обнаружили значительные улучшения: дети успешнее выполняли задачи на рабочую память, они научились концентрироваться и управлять вниманием. Эти результаты также подтвердило исследование Карин Далин и Матса Мюрберга из Высшей педагогической школы Стокгольма[109]. Наш метод теперь проходит испытания в клиниках Швеции, Норвегии, Швейцарии и США в качестве вспомогательной программы по улучшению рабочей памяти и концентрации внимания у детей с СДВГ.

Мы провели еще одно исследование с тем, чтобы выяснить, как воздействует тренировка на взрослых, переживших инсульт. Мозговые травмы, возникающие при инсульте, часто приводят к расстройству памяти, но до сих пор мы так и не выяснили, можно ли преодолеть эти проблемы с помощью тренировок.

Хелена Вестберг руководила экспериментом, в котором участвовали девять взрослых пациентов после инсульта[110]. На протяжении пяти недель они тренировали рабочую память, а другие девять пациентов входили в контрольную группу. До и после тренировки ученые сравнивали, сколько предметов испытуемые смогли запомнить, и лечебная группа заметно улучшила свой результат по сравнению с контрольной. Судя по всему, рабочую память можно развивать и у пациентов, переживших инсульт.

Напоследок мы раздали участникам эксперимента список вопросов, чтобы выяснить, как, по их мнению, изменилась их повседневная жизнь. К нашей радости и здесь произошли изменения. Особенно нас порадовали ответы на вопросы, связанные с рабочей памятью: «Часто ли вы забываете, что собирались сделать, пока идете из одной комнаты в другую?» Участники теперь лучше помнили план действий, то есть удерживали задания в рабочей памяти.

Но нас прежде всего интересовало, можно ли считать изменения мозговой активности результатом тренировок рабочей памяти? Можно ли перечертить карту мозга через пять недель когнитивных тренировок, и на каком участке будут зафиксированы изменения? Чтобы ответить на эти вопросы, мы провели исследования с участием молодых людей без СДВГ, которым в течение пяти недель предстояло тренировать свою рабочую память по той же схеме, которую мы раньше использовали, тестируя детей с СДВГ. Теперь мы набрали группу взрослых, а не детей — по той причине, что рассчитывали зафиксировать столь незначительные изменения мозговой активности, которые будет трудно измерить, если не производить измерения по много раз и довольно продолжительное время. Мы считали, что дети с этим не справятся, поскольку им трудно лежать спокойно, а это является обязательным условием для магнитно-резонансных исследований.

Используя методику функциональной магнитнорезонансной томографии (ФМРТ), мы измеряли мозговую активность в то время, когда испытуемые выполняли задачу на рабочую память и контрольную задачу[111]. В общей сложности мы измерили мозговую активность одиннадцати человек, из них восемь мы обследовали на томографе в течение 5 дней на протяжении тренировочного периода, то есть примерно в течение 40 часов измерений.

Через несколько месяцев, изучая первые карты, которые описывали статистически значимые изменения, мы констатировали, что после тренировки увеличилась активность в лобной доле и в теменной доле. Это нас крайне заинтересовало по двум причинам. Во-первых, оказалось, что длительная интенсивная тренировка когнитивных способностей может изменить мозговую активность, подобно сенсорной и моторной тренировке.

Мы, например, увидели, что если тренироваться слушать звуки, то число нейронов, участвующих в выполнении задачи, будет увеличиваться. Если тот же принцип относится к тренировке рабочей памяти, а именно число клеток, активных при выполнении задачи, увеличивается — то можно объяснить усиление сигнала, который мы наблюдали с помощью томографа.

Во-вторых, нас интересовало, в каких областях наблюдались изменения. В зрительной, слуховой и моторной областях мы их не зафиксировали. Изменения наблюдались в полимодальных областях, «в областях частичного совпадения». Самые существенные изменения также наблюдались именно в области вокруг интрапариетальной борозды в теменной доле. Как раз эти участки связаны с пределами объема рабочей памяти.

В научной литературе описан ряд других исследований, которые пришли к тем же выводам, что и мы, а именно — что рабочую память и устойчивость внимания можно тренировать. Одно из этих исследований изучает метод, называемый «Тренировка процесса внимания» («Attentional Process Training»)[112]. Метод состоит из нескольких упражнений, которые испытуемый выполняет вместе с психологом или ассистентом. Цель упражнений заключается в том, чтобы, например, расставить слова в алфавитном порядке, найти специфические цели среди мешающих стимулов и каталогизировать слова. В результате одной из тренировок, которая длилась десять недель и в которой участвовали пациенты с различными травмами мозга, наблюдалось значительное улучшение визуально-пространственной рабочей памяти (на 7 процентов), а также других показателей рабочей памяти (например, операции с числами на слух). Примечательно, что при этом тесты, в которых измерялось непроизвольное внимание, не показали никаких изменений.

Ученые Вадзима и Савагучи (Япония) изучали результаты тренировок рабочей памяти у сотни с лишним детей в возрасте 6–8 лет[113]. Два месяца подряд дети ежедневно тренировались, выполняя задачи, требующие активации рабочей памяти, причем уровень сложности постепенно корректировался в соответствии с их результатами. Оказалось, что после тренировки улучшились общие показатели рабочей памяти. К тому же дети стали лучше решать задачи по типу матриц Равена.

И хотя подобных исследований проводилось немного, они свидетельствуют о том, что рабочую память можно тренировать. Тренировка рабочей памяти, как и других моторных и сенсорных навыков, приводит к изменениям в активируемых областях мозга. Области, отвечающие за хранение информации в рабочей памяти, могут обладать такой же пластичностью, как и другие части мозга. Впрочем, результаты нельзя назвать революционными — на 18 процентов увеличивается объем рабочей памяти и на 8 процентов улучшается способность решать проблемы. Но, похоже, можно действительно расширить границы объема мозга для обработки информации. Если рабочая память, предназначенная для решения разных интеллектуальных задач, так важна в повседневной жизни, и к тому же поддается тренировке, то это открывает перед нами широкие перспективы.

Примечания:

1

См. исследование об отвлекающих факторах в рабочей среде: Thompson, С. Meet the life hackers. The New York Тimes. 2005, 16. Х.

10

О слуховой области мозга у глухих см.: Petitto, L.A., Zatorre, R.J., Gauna, К., Nikelski, E.J., Dostie, D. & Evans, A. C. Speech-like cerebral activity in profoundly deaf people processing signed languages: implications for the neural basis of human language. Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America. 2000. Dec. 5; 97:13961-13966.

11

Об особенностях мозговой деятельности музыкантов, играющих на струнных инструментах, см.: Elbert,Т., Pantev, С, Wienbruch, С, Rockstroh, В. & Taub, E. Increased cortical representation of the fingers of the left hand in string players. Science. 1995. 270:305–307.

105

О предыдущих исследованиях эффекта тренинга см.: Butterfield, Е.С., Wambold, С. & Belmont, J.M. On the theory and practice of improving short-term memory. American Journal of Mental Deficiency. 1973, 77:654–669.

106

О студенте, который учился запоминать комбинации цифр: Ericsson, К.A., Chase, W.G. & Faloon, S. Acquisition of a memory skill. Science. 1980, 208:1181–1182.

107

О первом тренинговом исследовании см.: Klingberg,Т., Forssberg, H. & Westerberg, H. Training of working memory in children with ADHD. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 2002, 24:781–791.

108

О повторении тренинговых исследований в нескольких центрах см.: Klingberg, Т., Fernell, E., Olesen, P., Johnson, М., Gustafsson, P., Dahlstrom, К., Gillberg, С. G., Forssberg, H. & Westerberg, H. Computerized Training of Working Memory in Children with ADHD — a Randomized, Controlled Trial. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. 2005, 44:177–186.

109

О тренинговых исследованиях в сотрудничестве с высшей педагогической школой см.: Dahlin, К. & Myrberg, MBASTA-projektet — Basfardigheter och traning av arbetsminne hos barn med koncentrationssvarigheter. Den fjarde nordiska dyslexipedagogiska kongressen (abstract, manuskript inskickat for publikation. 2005. Затем эти исследования повторили американские ученые, см.: Gibson, В. Computerized training of working memory in ADHD. Conference for Children and Adults with attention deficit/hyperactivity disorder (abstract). 2006. Независимые шведские ученые также повторили эти исследования, в частности, Мария Сильверберг, старший врач детской и юношеской психиатрической больницы в Стокгольме, а также Пер Густафссон, профессор детской психиатрии Линчёпингского университета. Клинические испытания и продажи тренинговои программы осуществляет фирма Cogmed, основанная и по большей части принадлежащая Karolinska Development, задача которого — способствовать коммерческому и практическому использованию изобретений, авторами которых являются ученые Каролинского института. Изобретатели — Хелена Вестерберг, Юнас Бекеман, Давид Скуглунд и я — владеют акциями фирмы, но не получают никаких дивидентов.

110

О тренировке рабочей памяти после инсульта см.: Westerberg, H., Jacobaeus, H., Hirvikoski, Т., Clevberger, P., Ostensson, J., Bartfai, A., Forssberg, H. & Klingberg,T. Computerized working memory training — a method of cognitive rehabilitation after stroke. Brain Injury, (в печати).

111

О функциональном магнитно-резонансном исследовании тренинга рабочей памяти см.: Olesen, P. J., Westerberg, H. & Klingberg.T. Increased prefrontal and parietal brain activity after training of working memory. Nature Neuroscience. 2004, 7:75–79.

112

Attentional process training: Sohlberg, M.M., McLaughlin, K.A., Pavese, A., Heidrich, A. & Posner, M.I. Evaluation of attention process training and brain injury education in persons with acquired brain injury. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 2000, 22:656–676.

113

Об исследованиях тренинга рабочей памяти в Японии см.: Wajima, К. & Sawaguchi,T. The effect of working memory training on general intelligence in healthy 6 to 8-year-old children, (abstract). Society for Neuroscience Conference. 2005, ProgramNo. 772.11.