Как обучается наш мозг

В нашем мозге миллиарды нейронов. У каждого нейрона есть тело (сома) и два вида отростков — дендриты и аксон. С их помощью клетки могут общаться между собой. Дендриты принимают входящие импульсы от других нейронов, а аксон отправляет исходящие.

Обмен информацией между нейронами происходит с помощью синапсов — специальных образований на концах дендритов и аксонов

Когда мы обучаемся новому, нейроны в разных частях мозга общаются друг с другом. Если нейроны взаимодействуют регулярно, они образуют нейронные связи, которые позволяют им обмениваться сигналами быстрее и проще. За один простой навык отвечает целая сеть связей — их может быть несколько тысяч или миллионов. А ещё одна и та же связь может отвечать за разные навыки.

Освоенный навык или заученная информация не лежат в мозге в одном месте, а хранятся распределённо — в большом количестве клеток. Когда мы начинаем что-то делать или вспоминать, то активируем сразу всю сеть.

Валентина Русакова, магистрантка СПбГУ и исследовательница бюро pdupd.co

Например, вы обучаетесь играть на гитаре. Игра задействует нейроны в разных областях мозга: моторной, слуховой и зрительной коре. Поначалу вам сложно одновременно удерживать аккорд в памяти, контролировать положение пальцев на струнах и сопоставлять всё это с извлекаемым звуком, потому что нейронные связи трёх разных видов деятельности пока не объединены в одну сеть. Однако чем больше вы практикуетесь, тем больше автоматизируется процесс и быстрее идут сигналы по нервной ткани, а играть получается всё лучше.

Если мы перестаём пользоваться новым навыком или полученной информацией, нейронные связи, которые образовались для этого, активируются всё реже и ослабевают. Совсем информация не исчезнет, но мы можем утратить к ней доступ. Например, связей было мало, они долго не активировались целенаправленно — и мы не можем вспомнить то, что когда-то знали. А ещё информация может «записаться» в долгосрочную память с ошибками: то, чем мы не пользуемся стабильно и часто, может «смешаться» с чем-то ассоциативно похожим и исказиться.

Валентина Русакова, магистрантка СПбГУ и исследовательница бюро pdupd.co

Такая способность нейронов постоянно создавать новые связи друг с другом называется нейропластичностью. Она не зависит от возраста — обучаться новому люди могут и в детстве, и в старости, так как новые нейроны образуются в мозге всю жизнь. Разница лишь в том, что в пожилом возрасте этот процесс может идти медленнее и часть новых клеток погибает за ненадобностью: например, если человек ничему не обучается и не формирует новые связи. Нейрогенез не прекращается полностью, даже если у человека диагностирована болезнь Альцгеймера.

Почему мы забываем то, что когда-то учили?

В современном представлении учёных у человека есть несколько видов памяти. Разберём те, что относятся к обучению: краткосрочную, рабочую и долгосрочную. Сначала мы используем краткосрочную память, чтобы захватить и удержать во внимании объекты, например слова, цифры, ноты. Затем рабочую — чтобы оперировать этими объектами: обрабатывать новую информацию и соотносить с тем, что мы уже знаем. Из рабочей памяти информация попадает в долгосрочную — постоянное хранилище наших знаний. Конечно, всё это не разные места в мозге, а скорее разные когнитивные процессы, которые активизируются по мере необходимости.

Объём рабочей памяти ограничен. Одновременно человек способен запоминать от семи до девяти объектов — к такому выводу пришёл американский психолог Джордж Миллер в 1956 году в результате своих экспериментов. А в 2001 году другой психолог, Нельсон Коуэн, подсчитал, что вместимость рабочей памяти ещё меньше — от трёх до пяти объектов.

Если мы пытаемся заучить сразу много, то превышаем ёмкость рабочей памяти. Например, мы хотим за один день выучить теорию, которую в университете проходили два месяца. Если мы специально не тренировались очень быстро переводить большие объёмы данных в долгосрочную память, то информация в рабочей памяти начнёт наслаиваться одна на другую, путаться и искажаться. Так в долгосрочную память попадут только обрывки.

Причинно-следственные связи между ними могут быть искажены, а ассоциации, с помощью которых мы можем что-то припомнить, — неочевидны. По этой причине, если мы что-то учим, нужно делить материал на порции и давать себе время на усвоение.

Валентина Русакова, магистрантка СПбГУ и исследовательница бюро pdupd.co

Ещё в 19 веке немецкий психолог Герман Эббингауз провёл эксперимент. Он заучивал бессмысленные слоги и через разные промежутки времени фиксировал, какие из них получилось запомнить. Так он обнаружил, что уже в течение первого часа забывается до 60% заученных слогов, через 10 часов в памяти остаётся только 35%, а через шесть дней и позже — около 20%. Свой эксперимент он зафиксировал в книге «О памяти».

Из кривой Эббингауза понятно, что мозг любит регулярность в обучении. Если мы начинаем учить новую информацию, а потом не повторяем её, большая часть заученного быстро забывается и не становится нашим знанием.

Из-за чего одни знания даются нам легче, а другие — сложнее?

Процесс обучения можно разделить на имплицитный и эксплицитный. Первый — бессознательный, когда мы получаем опыт ненамеренно. Например, в семье было принято соблюдать правила этикета за столом, так что человек начинает принимать пищу по этим правилам, просто наблюдая за родителями. Всё, что мы освоили с помощью имплицитной памяти, даётся интуитивно легко. Эксплицитная же память — осознаваемая, сюда входит всё, что мы заучили осознанно и к чему прикладывали умственные усилия. То, как мы это усвоим, зависит от нескольких факторов.

Уровень стресса. Организму полезен хороший стресс — эустресс. Он краткосрочен и не успевает истощить наши ресурсы, а лёгкое возбуждение и волнение помогают вовлекаться в обучение.

В сильном долгосрочном стрессе мы обучаемся плохо. Дендритные шипики — небольшие отростки, образующие синаптические соединения между нейронами, — под воздействием длительного стресса отмирают. Из-за этого импульс проходит хуже, информация теряется по пути.

Если стресс затягивается, человек долго живёт с повышенным уровнем кортизола, который отвечает за адаптацию к стрессу. В краткосрочной перспективе это полезно, потому что организм может быстро перенаправить все ресурсы на устранение источника стресса. А вот долгосрочно такое перераспределение ресурсов будет мешать учёбе и другим когнитивным функциям, которые не являются жизненно необходимыми.

Если хотите успешно учиться новому, постарайтесь обеспечить себе уровень стресса, который не будет разрушать организм. Например, если ребёнка буллят в школе и отношения с коллективом для него тотальный дистресс, не нужно нанимать ему репетиторов из-за плохой успеваемости. Разберитесь с ситуацией и снижайте уровень стресса. Если чувствуете, что среда для обучения невыносимая, лучше поменять класс, коллектив или преподавателя, а в сложных случаях — обратиться к психологу.

Также хочу отметить, что снижать стресс — это не только убирать стрессовый фактор, но и учиться справляться с ним, то есть осваивать способы стрессопротекции. Например, прогулки, медитация, работа с тревогой, освоение навыков саморегуляции — всё это позволит учиться лучше.

Валентина Русакова, магистрантка СПбГУ и исследовательница бюро pdupd.co

Способ получения информации. Важно и то, каким образом мы получили новые знания: с помощью акустических или зрительных образов либо через семантику — понимание и запоминание смыслов. Наши каналы получения информации могут быть развиты по-разному. Для кого-то более привычно воспринимать всё через зрительные образы, а кому-то — через текст. Здесь работают два правила:

1. Смешивайте каналы, но не создавайте двойную нагрузку на один и тот же канал восприятия. Например, одновременно вы можете либо читать и проговаривать про себя, либо слушать.

2. Учитывайте свои приоритетные каналы и используйте их. Не пытайтесь добиться от себя усвоения информации через непривычный канал. Это особенно важно людям с нейроотличиями, например СДВГ, РАС, дислексией.

Сейчас в образовании всё больше ориентируются на индивидуальные потребности учеников. Часто учащиеся могут не иметь диагноза, но быть нейроотличными и испытывать сложности с обучением. Одна из частых проблем для нейроотличного мозга — нарушение невербального обучения. Если в детстве у ребёнка наблюдалось избыточное образование синапсов, а с возрастом избыточные синапсы не удаляются, как это обычно происходит при взрослении, у такого человека будет множество плохо структурированных нейронных связей в мозге. Из-за этого восприятие получается «зашумлённым», то есть в общем массиве сигналов становится сложнее выделять паттерны и человек плохо улавливает всё неявное: подтекст, социальные нормы.

В таком случае опора на слово или текст может стать ключевой формой восприятия. Если у вас это так, важно не ругать себя за некоторую социальную неуклюжесть, а использовать свой способ адаптации и обучения. Например, комиксы для нейроотличных подростков часто очень помогают в постижении тонкостей социальной жизни.

Валентина Русакова, магистрантка СПбГУ и исследовательница бюро pdupd.co

Социальная среда. Если все друзья владеют каким-то навыком, это будет мотивировать нас обучаться быстрее. Например, в детстве вы ходили на фортепиано в музыкальную школу и на плавание в спортивную секцию. В музыкальной школе учительница постоянно кричала, а ваши друзья фортепиано не интересовались. А вот в секции плавания тренер был добродушный, а ещё там вас ждали друзья, с которыми было весело тренироваться. Даже если вы обучались музыке и плаванию с одинаковой периодичностью, скорее всего, плавание вы освоите лучше.

Создайте себе социальную среду для обучения. Например, если изучаете программирование, начните общаться с потенциальными коллегами на форумах, ходите на локальные тусовки программистов и заводите там друзей. Здорово, если в вашем окружении появятся люди, с которыми у вас будет дружеская конкуренция и обмен опытом.

Валентина Русакова, магистрантка СПбГУ и исследовательница бюро pdupd.co

Как учить новое быстрее и запоминать надолго?

Кроме снижения стресса и знакомства с единомышленниками есть и другие способы помочь себе обучаться эффективно.

Подкрепляйте текст иллюстрациями и примерами. В 1970-х годах канадский когнитивный психолог Аллан Пайвио вывел теорию двойного кодирования. Он предположил, что за обработку и запоминание информации в нашем сознании отвечают две системы: вербальная обрабатывает речь, невербальная — образы, звуки и ощущения.

Согласно этой теории, чтобы обучаться лучше, нужно задействовать обе системы. Так мозгу будет проще усвоить информацию. Для этого сопровождайте текст или речь образными картинками, инфографикой или схемами. А если изучаете что-то сложное и абстрактное, придумывайте для этого примеры и ассоциации.

Наша задача — протаптывать как можно больше дорожек из долгосрочной памяти к рабочей. Например, учитель рассказал что-то ученику — и у того между нейронами образовалась связь. Если ученик после урока напишет выводы или нарисует схему изученного, появится ещё несколько связей. Получится уже небольшая сеть «тропинок». А если после этого ученик использует изученное в эссе или хотя бы в разговоре, новое знание свяжется с большим количеством объектов, которые уже лежат в памяти. Так у ученика сформируется обширная сетка «дорожек» из долгосрочной памяти, с помощью которых он сможет легко доставать эту информацию и оперировать ею.

Валентина Русакова, магистрантка СПбГУ и исследовательница бюро pdupd.co

Окружите себя предметом обучения. Если хочется быстро достичь результата, учёные рекомендуют постоянно находиться в поле изучаемого предмета. Например, если изучаете китайский язык, окружите себя им в повседневной жизни: наклейте стикеры с новыми словами на рабочий стол, смотрите фильмы и видеоролики на китайском, установите его как язык вашего смартфона.

Найдите ролевые модели. Нас мотивируют авторитетные люди, на которых хочется равняться в качествах или навыках. Попробуйте составить список таких людей в области знаний, которая вас интересует. Это может быть известный учёный, спортсмен, исполнитель, а может — ваш преподаватель или родственник. Смотрите ролики и интервью с этим человеком, ходите на его лекции или общайтесь, если есть такая возможность.

Передавайте знания другим. Мы быстро обучаемся, когда сами учим других. Так нам приходится не просто вспоминать информацию, а думать, как её переработать и структурировать, чтобы это понял другой человек. Если у вас есть возможность создать вертикаль, когда кто-то учит вас, а вы учите кого-то, — это здорово поможет в усвоении материала.

Оценивайте свои знания без критики. В обучении есть методика «система формирующего оценивания». Её суть — регулярно проводить мониторинг: что вы уже знаете, а что ещё нет. Когда вы обнаруживаете пробелы в знаниях, важно не ругать себя за это, а оценивать позитивно, ведь так вы узнаёте, что ещё нужно подтянуть. Это позволит повторять не весь материал, а только его часть. Такой подход научит проводить регулярный анализ своих действий, формулировать и задавать вопросы, а пробелы в знаниях не будут демотивировать.

Формируйте учебное расписание. Выделяйте в календаре конкретные слоты для учёбы и отдыха. У мозга должна быть возможность и напрягаться, и расслабляться. А ещё регулярно возвращайтесь к повторению пройденного.

Что почитать про нейрофизиологию обучения?

• «Это мой конёк: наука запоминания и забывания», Хильда Эстбю, Ильва Эстбю
  Из книги вы узнаете, как устроена наша память, какие представления о ней были в разные эпохи, почему мы утрачиваем детские воспоминания и с трудом обучаемся в стрессе и при депрессивных состояниях. А также что делать, чтобы укрепить память.

• «Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина... пока», Станислас Деан
  Автор рассказывает о том, как учится наш мозг, какую роль играет память, внимание и ошибки в процессе обучения. А также почему искусственный интеллект, которого так боятся, всё-таки не сможет превзойти даже новорождённого.

• «Как научиться учиться: навыки осознанного усвоения знаний», Ульрих Бозер
  Автор предлагает набор инструментов, который поможет быстро осваивать новые навыки и запоминать информацию. Все методы осознанного обучения в книге опираются на современные открытия когнитивной науки.

• «Век живи — век учись. Найдите стиль обучения, подходящий именно вам», Кей Петерсон, Дэвид Колб
  В книге описано девять стилей обучения. Авторы говорят о том, что у каждого человека есть свои паттерны обучения. Например, одному человеку привычно учиться через практику и эксперименты, а другому — через лекции и чтение литературы. Книга помогает понять свой стиль и использовать его, чтобы учиться эффективнее.

• «Странная девочка, которая влюбилась в мозг. Как знание нейробиологии помогает стать привлекательнее, счастливее, лучше», Венди Сузуки
  Автор рассказывает, как мозг связан с телом, и даёт комплексы упражнений, которые помогают быстро восстанавливать энергию, повышать настроение и делать мышление более интенсивным.