Одарённые дети: что о них знает нейробиология

В первую очередь важно сказать, что одарённость не ограничивается высокими показателями по тестам интеллекта. Одарённые школьники действительно имеют более высокие баллы IQ, чем их сверстники, но это не единственная их отличительная черта. Они демонстрируют достижения в одной или нескольких сферах — в математике, естественных науках, освоении языков. Лучше всего изучена на данный момент математическая одарённость, и большинство примеров в этой статье будут относиться к ней.

Одарённые школьники также демонстрируют высокую креативность. Они способны не только решить сложную задачу, но и найти для этого необычный способ или даже придумать задачу «с подвохом» самостоятельно.

Талантливые школьники отличаются и особыми личностными характеристиками. Они часто обладают склонностью к перфекционизму, чувствительны к противоречиям, критичны к полученной информации, автономны и независимы в интеллектуальном поиске, стараются интегрировать знания из разных сфер.

Помимо этого, они обладают высоким уровнем мотивации к обучению. В зарубежной литературе для этого придумали термин need for cognition — «потребность в познании». Если обычного школьника сложная и неподъёмная на первый взгляд задача, скорее всего, отпугнёт, то одарённый будет часами над ней сидеть и пытаться решить, потому что сам процесс решения доставляет ему удовольствие.

Зачем исследовать одарённость

Если у одарённых детей и так всё хорошо со способностями, мотивацией и даже личностными характеристиками, не лучше ли нейробиологам (а также психологам, педагогам, генетикам и учёным других специальностей) изучать не их, а тех, кому нужна помощь, кто имеет трудности в обучении?

Есть несколько аргументов за то, чтобы изучать и одарённых детей тоже. Во-первых, у них возникают свои проблемы. Например, мы до сих пор не знаем, как создавать для их развития наиболее благоприятную среду. В стандартной системе обучения им может быть просто скучно, а в спецшколах для одарённых детей возникают свои сложности. Так, оказавшись в окружении ещё более способных сверстников, ребёнок может начать сомневаться в себе и потерять мотивацию.

И во-вторых, изучение одарённых детей поможет понять, как развить способности остальных школьников. Современный мир требует от нас умения искать нестандартные решения, создавать новое и адаптироваться в меняющейся среде — а это здорово получается у одарённых.

Ну и, конечно, исследовать одарённость можно просто из любопытства.

Чем уникален мозг «гения» (одарённого ребёнка)

В научной литературе можно найти три направления исследований специфики мозга одарённых детей:

• Морфология мозга — всё, что касается размера и формы как мозга в целом, так и отдельных его частей.
• Анатомическая связанность — особенности сети аксонов. Это длинные отростки нейронов, которые соединяют различные части мозга.
• Функциональная связанность — активность различных участков мозга в процессе выполнения какого-то задания или в состоянии покоя.

Лучше понять разницу между анатомической и функциональной связанностью поможет такая аналогия: анатомическая связанность — это наличие проводов, а функциональная — то, проходит ли по ним электрический ток в конкретный момент.

Рассмотрим все три направления по порядку.

Морфология мозга

У математически одарённых детей больше внутричерепной объём мозга, площадь поверхности коры (но её толщина меньше) и объём белого вещества.

Что интересно, белое вещество имеет у математически одарённых детей и структурные особенности: его микроволокна расположены более сонаправленно, то есть параллельно друг другу. Это важно, так как белое вещество — те самые аксоны, или отростки нейронов, покрытые миелином. Благодаря миелину сигнал от одного нейрона к другому проходит по аксону быстрее, а значит, и когнитивные процессы идут эффективнее.

Анатомическая связанность

Сеть аксонов у одарённых детей имеет более сложную и переплетённую структуру. Почему это важно, понятно по аналогии с метрополитеном: если в метро много пересекающихся линий и пересадочных узлов, добраться от станции А до станции Б проще. То же самое происходит, когда по сети аксонов бежит электрический сигнал: чем больше узлов и переплетений, тем быстрее сигнал доберётся в пункт назначения. Получается, сложная сетка нейронов так же, как и наличие миелина, ускоряет мыслительные процессы.

Функциональная связанность

Одарённые дети задействуют больше регионов мозга при выполнении заданий, чем их сверстники. Это может объясняться как лучшим прохождением сигнала, так и тем, что одарённые школьники прикладывают больше усилий, то есть думают усерднее при решении задачи.

О том, что они действительно думают иначе, применяют другие когнитивные механизмы, свидетельствует ряд исследований. В одной из работ авторы фиксировали активность мозга математически одарённых детей и их сверстников без таких способностей в процессе выполнения задач. Оказалось, что одарённые дети демонстрируют более высокую активность на ранних этапах решения задачи, и низкую — при формировании заключения. У детей, не проявлявших математических способностей, всё было наоборот.

Ещё одно исследование показало при помощи ЭЭГ, что одарённые дети чаще переключаются между активацией различных нейронных сетей в процессе решения заданий. Известно, что с различными нейронными сетями связаны различные когнитивные механизмы. То есть во время работы над одной и той же задачей мозг одарённого школьника функционирует более гибко, чем мозг его «обычного» сверстника.

И это всё дано от рождения?

Спойлер: мы не знаем!

Чтобы понять, родились ли одарённые школьники с таким необычным мозгом или эти особенности сформировались уже в процессе его развития под влиянием обогащённой образовательной среды, нужно проводить лонгитюдное исследование. Не наблюдая ситуацию в динамике, однозначно ответить на вопрос о происхождении различий нельзя.

Некоторые предположения можно сделать по косвенным данным. С одной стороны, ряд психогенетических исследований показывает, что особенности мозга в целом имеют высокие показатели наследуемости. То есть мы рождаемся с различиями в функциональном устройстве мозга, и некоторые дети от рождения более предрасположены к интеллектуальной деятельности, чем другие.

Но это не значит, что среда не важна для развития одарённости. Целый ряд работ посвящён влиянию различных когнитивных тренировок на структуру и функциональную связанность мозга. Интеллектуальные занятия действительно способны менять наш мозг — начиная от объёма серого и белого вещества и заканчивая разными паттернами активации. Так, одно из последних исследований показало, что математические тренировки изменяют функционирование мозга детей. Причём мозг работает иначе не только в процессе решения заданий, но и после, уже в состоянии покоя.

О чём говорят образованию результаты нейробиологических исследований

Нужно учитывать, что в современных исследованиях работы мозга используют довольно простые задания. Как функционирует мозг одарённых школьников, когда они проводят собственное исследование или пишут сложный математический алгоритм, нам до сих пор не известно, потому что такие задачи плохо совместимы с ЭЭГ или фМРТ. Кроме того, в таких исследованиях пока не смоделированы отдельные когнитивные функции — например, рабочая память или когнитивная гибкость. И, наконец, мы не знаем, различается ли работа мозга у детей с разными способностями — например, у математически одарённых по сравнению с лингвистически одарёнными ребятами.

Но даже с учётом этих ограничений нейробиологические исследования одарённых детей могут быть полезны системе образования.

Нейроисследования подтверждают многомерный характер одарённости. Ведь одарённые дети отличаются не только морфологией мозга, но и тем, что задействуют различные когнитивные стратегии. Одарённость — это не только способности, но ещё и желание думать! А привить желание думать и не бояться трудностей может как раз образование.

Кроме того, исследования одарённых детей показывают: мозг очень пластичен и меняется под воздействием когнитивных нагрузок. Это значит, что способности можно и нужно развивать. Отстающие ученики — не безнадёжные ученики. Всё, что мы знаем о нейробиологической основе одарённости, ещё раз доказывает — в правильной среде таланты развиваются.