Загляните внутрь мозга человека, усваивающего какую-то новую информацию. При определенном везении вам удастся понаблюдать за образованием связей между нейронами. Такой физический мост между двумя нервными клетками «запаивает» в мозг новые знания. При поступлении новой информации одни синапсы образуются и закрепляются, а другие — ослабевают, уступая место новым связям.

Вы также сможете наблюдать и более тонкие изменения, такие как колебания уровней сигнальных молекул или даже незначительный рост активности нервных клеток. За последние несколько десятилетий ученые сосредоточенно изучали микроскопические изменения, происходящие в процессе усвоения мозгом новой информации. И хотя благодаря данному детальному изучению было выявлено множество интересных фактов о синапсах, связывающих различные участки нашего мозга, их все еще недостаточно. Нейробиологи до сих пор не составили полного представления о том, как же обучается человеческий мозг.

Вполне возможно, что смотрели они на слишком близком расстоянии. Когда речь заходит о нейробиологии процесса обучения, фокусировка на одних лишь синапсах не позволяет увидеть главного.

Благодаря новому, более широкому подходу ученые пытаются осмыслить масштабные изменения, обуславливающие процесс обучения. Исследуя смещение взаимодействий между множеством различных областей головного мозга, они начинают понимать механизмы захвата и удержания мозгом новой информации.

Такого рода исследования опираются на мощные математические знания. Специалисты в области человеческого мозга берут на вооружение подходы и инструменты, разработанные другими науками, имеющими отношение к разного рода сетям, дабы в точных числовых выражениях раскрыть форму и функцию проводящих путей нервной системы, смещающихся в процессе обучения.

«Когда вы учитесь, это требует изменений не только в одной области мозга, — говорит Даниэлла Бассетт (Danielle Bassett), нейробиолог из университета Пенсильвании. — В действительности здесь задействовано множество различных областей». Ее комплексный подход подразумевает вопрос о том, «что на самом деле происходит в вашем мозгу в процессе обучения?» Бассетт спешит дать определение этой новой области «сетевой нейробиологии» и приступить к открытию новых горизонтов.

«Данное направление является весьма перспективным, — говорит нейробиолог Олаф Спорнс (Olaf Sporns) из университета Индианы в городе Блумингтон. По его словам, исследования Бассетт обладают большим потенциалом для ликвидации разрыва между изучением нейровизуализации и представлениями ученых о том, как же происходит обучение. — Я думаю, она избрала правильный путь».

Бассетт и другие уже нашли волнительные намеки на то, что способный на более эффективное обучение мозг обладает гибкостью и способностью сходу перестраивать соединения с целью усвоения новых знаний. Некоторые области мозга всегда общаются с одними и теми же нейронными партнерами, редко переключаясь на другие. Но те участки мозга, что демонстрируют бóльшую гибкость, быстро меняют «собеседников», подобно родителю дошкольника, который отправляет приглашение на день рождения по списку адресов электронной почты, а чуть позже — памятку коллегам по работе.

В нескольких исследованиях ученые стали свидетелями данной гибкости в действии, наблюдая за тем, как сети перенастраиваются в процессе обучения человека, когда тот находится внутри томографа. Гибкость сетей может способствовать нескольким типам обучения, а ее избыток, как показывают исследования, может быть связан с такими расстройствами, как шизофрения.

Неудивительно, что некоторые исследователи спешат применить эту новую информацию, выискивая способы повышения гибкости мозга тех из нас, чьи нейронные связи отличаются излишней жесткостью.

«Это довольно новые идеи, — говорит когнитивный нейробиолог Рафаэль Джеррати из Колумбийского университета. По его словам, математических и вычислительных инструментов, необходимых для данного типа исследований, до недавнего времени просто не существовало. Поэтому люди не размышляли о процессе обучения с точки зрения крупномасштабных сетей. — В некотором смысле проблема была довольно скучная, вычислительная, — говорит Джеррати. Но теперь для исследований открыта своего рода «концептуальный» путь.

Читать далее.