В ретроспективе многое здесь кажется очевидным. Взрослые рентгенологи учатся видетьрентгеновские лучи. С опытом они начинают без труда замечать странности, которых никто другой не видит. Это результат преобразования их визуальной коры в зрелом возрасте. В сущности, у рентгенологов такое определение происходит быстро, автоматически и почти на эмоциональном уровне, как редактор испытывает рефлекторное раздражение при виде грамматических ошибок. Какие преобразования в головном мозге так радикально меняют наше мышление и восприятие?

В науке случаются любопытные повторения. Те, кто выступает с экстраординарными и новаторскими идеями, часто их же и опровергает. После открытия критических периодов Торстен Визель вместе с одним из своих гарвардских студентов Чарльзом Гилбертом доказал нечто прямо противоположное: зрительная кора продолжает реорганизацию даже в зрелом возрасте.

Когда я прибыл в лабораторию Визеля и Гилберта для работы над докторской диссертации (к тому времени она переехала в Нью-Йорк), миф уже был поставлен с ног на голову. Вопрос заключался не в том, способен ли мозг взрослого человека к обучению, а в том, как именно он обучается. Что происходит в мозге, когда мы становимся специалистами в какой-либо области знаний?

Для тщательного исследования этого вопроса в лаборатории мы придумали эксперимент, который потребовал определенных уступок ради упрощения. Вместо того чтобы обращаться к опытным рентгенологам, мы обучили специалистов по треугольникам. В качестве профессионального навыка это небольшое достижение, но оно оказалось простым способом симулировать процесс обучения.

Мы показали группе людей изображение, наполненное разными формами, которое резко исчезало примерно через 200 миллисекунд. В этой неразберихе им нужно было найти треугольник. Они смотрели на нас, как на безумцев. Это казалось невозможным. У них просто не хватало времени, чтобы увидеть треугольник.

Если бы тест требовал найти красный треугольник среди множества синих, то каждый бы легко справился с задачей. И мы знали, почему это так. У нас есть параллельная система, которая за 80 миллисекунд может изучить пространство и найти цветовое различие, но для определения треугольников у нашей зрительной коры такой карты нет. Можем ли мы развить в себе эту способность? Если да, это прольет свет на механизм обучения.

После сотен попыток многие участники были разочарованы своими неудачами. Но потом случилось нечто волшебное: треугольник начал светиться, как если бы он приобрел другую окраску, и его было невозможно не заметить. Теперь мы знаем, что, приложив много усилий, можно увидеть то, что раньше казалось невидимым. Это произошло со взрослыми людьми. Эксперимент позволил нам исследовать процессы, происходящие в мозге во время обучения.

Кора головного мозга разделена на две больших системы. Одна из них называется дорсальной и проходит через заднюю часть тела, если представить, что вы смотрите вверх. Другая, вентральная, соответствует брюшной области. В функциональном контексте это различие гораздо более актуально, чем более популярный вариант с разделением на полушария. Дорсальная часть включает теменную и лобную кору, тесно связанную с сознанием, с мозговой активностью, определяющей действия, и с медленной, последовательной работой мозга. Вентральная часть коры ассоциируется с автоматическими и в целом бессознательными функциями; она соответствует быстрому, параллельному способу функционирования.

Мы обнаружили два фундаментальных отличия в мозговой активности «специалистов по треугольникам». Первичная зрительная кора (принадлежащая к вентральной системе) активизировалась значительно сильнее, когда они видели треугольники, а не другие формы, которые им не предлагали определять. В это время их лобная и теменная кора бездействовала. Это объясняет, почему определение треугольников больше не требовало усилий. Дело не ограничивается треугольниками. То же самое происходит, когда человек учится распознавать что-то другое (музыканты – нотные записи, садовник – паразитов на растениях, тренер – неизбежное поражение его команды на поле).

Кора мозга разделена на дорсальную и вентральную систему. Процесс обучения состоит в переносе из одной системы в другую. Когда мы учимся читать, то медленная и трудолюбивая система, которая работает «буква за буквой» (дорсальная система) вытесняется другой, способной гораздо быстрее и без усилий распознавать целые слова (вентральной системой). Но когда для вентральной системы складываются неблагоприятные условия (к примеру, если буквы написаны вертикально), то мы возвращаемся к дорсальной системе, которая действует медленно и последовательно, но отличается гибкостью и может адаптироваться к разным обстоятельствам. Во многих случаях обучение подразумевает высвобождение дорсальной системы для автоматизации процесса, чтобы мы могли посвятить время и силы другим вещам.

В вентральной коре у мозга есть серия карт, позволяющих нам быстро и эффективно осуществлять разные функции. Теменная кора отвечает за сочетание этих карт, но этот процесс происходит медленно и требует усилий.

Однако человеческий мозг обладает способностью менять репертуар автоматических операций. После многих тысяч повторений в вентральной коре появляется новая функция. Это выглядит как аутсорсинг – как если бы сознательная часть мозга делегировала полномочия вентральной коре. Осознанные ресурсы, требующие умственных усилий и ограниченные способностями лобной и теменной коры, могут быть посвящены другим задачам.

Это ключ к умению читать, необыкновенно важный для педагогики. Опытные читатели, проглатывающие книги от корки до корки без всяких усилий, делегируют полномочия вентральной коре; начинающие читатели не делают этого, и их разум всецело поглощен задачей чтения.

Процесс автоматизации наглядно видно на примере арифметики. Когда дети впервые учатся складывать 3 и 4, они считают на пальцах, заставляя теменную кору усиленно работать. Но в какой-то момент обучения «три плюс четыре равно семи» становится почти крылатой фразой. Их мозг больше не перемещает воображаемые объекты и не сгибает реальные пальцы один за другим, а обращается к готовой карте. Сложение переходит на аутсорсинг. Потом начинается новый этап. Те же дети умножают 4 на 3 в такой же медленной и кропотливой манере, пользуясь теменной и лобной корой: «4 + 4 = 8, а 8 + 4 = 12». Потом они автоматизируют процесс умножения в таблице памяти, чтобы перейти к более сложным вычислениям.

Почти такой же процесс наблюдается у мастеров, о которых мы говорили раньше. Когда гроссмейстеры решают сложные шахматные задачи, то сильнее всего активизируется их зрительная кора. Можно сказать, что они не больше думают, а лучше видят[85]. То же самое происходит с великими математиками: при решении сложных уравнений активизируется их зрительная кора. Иными словами, мастера своего дела приспосабливают область коры, эволюционно предназначенную для распознавания лиц, глаз, движения, точек и цветов, к решению гораздо более абстрактных проблем.