Преодоление трудностей учения: нейропсихологический подход

Наша книга посвящена нейропсихологической коррекции трудностей учения и шире – коррекционно-развивающему и здоровьес-берегающему обучению, построенному на нейропсихологической методологии. В этой части мы представляем междисциплинарный контекст данной работы.

Школьной нейропсихологии (термин, введенный в 1981 г. известным американским ученым, специалистом по проблемам развития и обучения Джорджем Хиндом) посвящаются сейчас многочисленные статьи, специализированные журналы, книги и учебники. В их числе отметим и две хрестоматии объемом 940 и 340 страниц (Handbook of School Neuropsychology, 2006; Handbook of School Neuropsychology: A practitioner's Guide, 2004).

Ширится подготовка квалифицированных школьных нейропсихологов. Так, в США школьные психологи после присвоения им степени магистра в течение двух лет получают специализацию по нейропсихологии. Задача школьных нейропсихологов – «не постановка диагноза мозгового поражения, а внесение нейропсихологической перспективы в школьную практику». Готовясь к этому, они участвуют в 4–6 практикумах в условиях школы и клиники. Если в 1981 г. в США были открыты всего 2 программы специализации по школьной нейропсихологии на Ph-D-уровне, то сейчас там существует уже более 40 таких программ (Hynd, Reynolds, 2006). Это отражает возросший запрос общества к подготовке специалистов, совмещающих знание школы как системы с владением нейробиологически и нейропсихологически обоснованными методами помощи детям. Подчеркнем тщательность подготовки школьных нейропсихологов, в частности, отражающуюся в профессионализме их сайтов, что существенно отличает последние от сайтов по нейропедагогике, для которых зачастую характерны вульгаризация нейропсихологических и нейробиологических знаний, скороспелые рецепты по обучению и самообучению, не прошедшие надлежащей экспериментальной проверки.

В России 15 лет тому назад нейропсихологов готовили только в Московском и Ленинградском государственных университетах.

Сейчас кафедры клинической (медицинской) психологии открыты во многих университетах, педагогических и медицинских вузах. Насколько нам известно, в Москве большинство нейропсихологов, работающих с детьми, проходили подготовку, включенную в процесс выполнения курсовых, дипломных и диссертационных исследований, проводимых на базе детских учреждений под руководством клинически опытных специалистов. В большинстве областных городов в штат сотрудников психолого-медико-педагогических центров входят сейчас нейропсихологи, но уровень их подготовки разный.

Широкое распространение нейропсихологической службы во многих странах мира подготовлено международными и законодательными актами о всеобщем праве детей на соответствующее обучение и прогрессом в изучении нейробиологических основ трудностей обучения и поведения. В противовес упрощенному толкованию основы трудностей учения как «минимальной мозговой дисфункции» ММД (этот слишком широкий зонтичный термин, по сути, ничего не объяснял) были разработаны новые, более конкретные эмпирические и теоретические основы понимания механизмов как отклонений в развитии, так и нормального развития психики ребенка.

Так, например, из диффузной картины ММД был выделен синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). С помощью методов нейровизуализации были показаны особенности мозговой организации таких детей, в практику стали широко внедряться как фармакологические методы, позволяющие временно купировать большинство симптомов, так и психолого-педагогическая помощь (Hynd et al., 1990 и многие другие работы).

Многочисленные работы посвящены изучению разных уровней механизмов трудностей учения. В частности, была выявлена связь между выраженными трудностями в овладении чтением и нарушением миграции нейронов во время развития плода (Galaburda et al., 1985). Последнее может вести к атипичному развитию речевых зон мозга (Hynd et al., 1990) и, далее, – к снижению слухоречевой памяти и речевым проблемам (Kibby et al., 2004), которые могут повлечь трудности чтения.

Психогенетические исследования, проведенные в последние 15 лет, показали, что трудности чтения могут быть связаны с наследуемыми хромосомными изменениями. Показана связь фонологических процессов и аналитического чтения с хромосомой 6, тогда как узнавание слов (преимущественно холистическое) связано с хромосомой 15; есть данные и о связи трудностей чтения с хромосомой 18 (Pennington, 1999; Grigorenko et al., 1997; Gayan, Olson, 2001). Специальный анализ трудностей чтения у монозиготных и дизиготных близнецов позволил обнаружить, что показатель наследуемости (h2g) состояния фонологических операций и высоко коррелирующего с ним аналитического чтения равен 0,56. Показатель h2g точного орфографического опознания слов (где велика роль холистической стратегии чтения. – Т. А.) равен 0,6–0,7 (DeFries, Alarcon, 1996; Gayan, Olson, 2001).

Поиск ответа на вопрос: одинаковые или разные генетические эффекты стоят за обнаруживаемыми групповыми показателями дефицита чтения, показал влияние на индивидуальные различия (как в группе нормы, так и у детей с трудностями чтения) и общих и специфических генетических факторов (Gayan, Olson, 2003). Эти данные находятся в соответствии с разрабатываемым нами понятием неравномерности развития функций как в норме, так и патологии (Ахутина, Пылаева, 2003) и предложенным Б. Пеннингтоном представлением о множественности (полифакторности) механизмов отклонений развития у детей (Pennington, 2006).

Установленный многими исследователями факт, что наследственностью определяется лишь около 50 % трудностей чтения, говорит о важной роли среды в развитии психики ребенка. Наличие генетических или структурных изменений не означает неизбежного появления отклонений в психическом развитии. Влияние среды и возможностей самоорганизации функциональных систем объясняет многочисленные наблюдения того, что воздействие одного и того же патогенного фактора может приводить у разных детей к неодинаковым эффектам.

Так, дети с низким весом при рождении чаще всего имеют в качестве следствий проблемы в формировании пространственных функций и функций программирования и контроля. Однако, как показывает анализ выполнения чувствительной к этим функциям пробы с кубиками Кооса («Конструирование» из методики Векслера), дети-подростки, родившиеся с весом менее 750 г и от 750 г до 1,5 кг, так же, как и дети с нормальным весом, при рождении показывают «веер» возможностей от низких до высоконормативных (Taylor et al., 2004).

Таким образом, связь мозговой организации и функциональных проявлений не носит жестко детерминированного характера. Этому регулярно повторяемому факту соответствует современное понимание нейробиологических основ развития психики ребенка, для которого характерно признание сложного и тесно переплетенного взаимодействия факторов среды и наследственности, конструктивной самоорганизации структурно-функциональных систем, важности ранних этапов развития ребенка (Gottlieb, 2002; Johnson, 1997). Существенно отметить, что принципиально близкую позицию в этом вопросе занимал и Л. С. Выготский (см. обзор (Ахутина, 2007)).

За последнюю четверть века было обнаружено много фактов, которые говорят об огромной значимости раннего опыта для формирования структурно-функциональных систем мозга и их эффективности. Мы воспользуемся несколькими аргументами в пользу этого положения, приводимыми в статье Э. Кнудсена и Дж. Хекмана с соавторами (Knudsen, Heckman et al., 2006).

Так, во-первых, были получены данные о том, что развитие соотношения «мозговая структура – функция» является двунаправленным процессом взаимодействия: не только функция зависит от структуры, но и мозговая архитектура зависит от опыта функционирования (ср. Gottlieb, 2002). Самый наглядный и хорошо изученный пример – это образование круговой мозговой цепи (circuit) между таламусом и первичной зрительной корой.

Если состояние зрения одного глаза значительно хуже, чем другого, аксоны, несущие информацию от ослабленного глаза, отсоединяются от нейронов зрительной коры, при этом прекращается рост большинства отростков. Наоборот, у аксонов, идущих от более сильного глаза, развивается множество отростков и устанавливается превышающее норму количество соединений с корковыми нейронами. Это изменение в строении мозговых структур ведет к фундаментальному изменению функционирования части зрительной коры, получающей доминантную роль благодаря связи с сильным глазом. Такое влияние опыта на строение мозга возможно лишь в краткий сенситивный период развития этой мозговой круговой цепи, и, как только она созрела, основные следствия оказываются необратимыми. После выхода из сенситивного периода уже невозможно полностью нормализовать структуру и функции мозговой круговой сети, связанной с депривированным в раннем возрасте глазом (Hubel et al., 1977; Hensch, 2005).

Во-вторых, исследования показали, что психические функции представляют собой иерархические структуры с разными по времени сенситивными периодами для разных составляющих и разных этажей иерархии. При этом у круговых связей базовых уровней иерархии сенситивные периоды заканчиваются раньше, чем у более высоких уровней. Например, сенситивный период мозговых цепочек, обеспечивающих объединение зрительной информации от двух глаз, заканчивается ранее, чем у циклических связей, ответственных за узнавание биологически важных объектов (Daw, 1997). Такая последовательность построения иерархических структур означает, что возможность полноценного функционирования высших этажей иерархии зависит от раннего опыта, необходимого для формирования ее нижних этажей.

В-третьих, современные исследования позволили показать, что ранний опыт влияет не только на формирование мозговых структур, но и на экспрессию генов и нейрохимию. Активация мозговых круговых цепей под влиянием опыта может вызвать отчетливые изменения в генах, которые экспрессируются в этих цепях (Tagava et al., 2005). Протеиновые продукты данных генов могут вызвать изменения химии нейронов и, соответственно, их возбудимости и строения. Эти изменения могут чрезвычайно сильно влиять на свойства мозговых круговых цепей и поведение, которое они опосредуют. При этом некоторые гены могут включаться и выключаться или менять уровень экспрессии в зависимости от опыта – но все это только в ограниченном по времени сенситивном периоде созревания круговой цепи (Tagava et al., 2005 и другие работы).

Зависимость экспрессии гена и биохимии мозга от раннего опыта хорошо иллюстрирует следующий пример.

Крысы, воспитывавшиеся в течение первой недели после рождения заботливыми матерями, обеспечивавшими легкий доступ к молоку, вырастали более активными и менее подверженными стрессу, чем крысы, воспитывавшиеся незаботливой мамашей. Поскольку в эксперименте кормящие матери могли быть и родными и приемными, соответствующие характеристики поведения зависят не от наследственности, а от раннего опыта. Ранний опыт влияет на высвобождение «гормонов стресса» (глюкокортикоидов) и вызывает сохраняющееся в течение всей жизни изменение в экспрессии генов для рецепторов глюкокортикоидов в ключевых отделах мозга. Раннее социальное взаимодействие модифицирует экспрессию гена, меняя критическую точку отсчета в мозговой цепи, что влияет на темперамент животного в течение всей жизни (Meaney, 2001).

Мы привели несколько примеров, число которых можно было бы многократно умножить. В целом же, современные исследования позволяют взглянуть по-новому на раннее развитие ребенка вообще и проблему социальной запущенности в частности. В 90-х годах прошлого века в России при создании коррекционных классов, в которых по преимуществу работали опытные педагоги без специальной подготовки, считалось, что такие учителя не могут работать с детьми с «органическими дефектами», но они могут работать с запущенными детьми, у которых якобы только функциональные проблемы. Современные научные знания позволяют с уверенностью говорить, что ранняя социальная запущенность ведет не только к функциональным, но и функционально-органическим проблемам, и ход психического развития у таких детей может быть глубоко изменен.

Так, в работе Марты Фара и ее коллег, посвященной влиянию бедности на психическое развитие детей, было выявлено не только общее ухудшение выполнения когнитивных заданий, но и его выраженная неравномерность (авторы говорят о «нейрокогнитивном профиле детской бедности»). В трех исследованиях оценивалось функционирование 5 основных нейрокогнитивных систем.

1. Управляющие функции/префронтальные отделы.

2. Речевые функции/отделы вокруг Сильвиевой борозды левого полушария.

3. Система памяти/медиальные височные отделы (авторы уточняют, что речь идет о системе, позволяющей, в частности, производить запоминание с первой попытки).

4. Переработка пространственной информации/теменные отделы.

5. Переработка зрительной информации/затылочно-ви-сочные отделы.

Система управляющих функций (в отечественной традиции – функций программирования и контроля) была подразделена на 3 подсистемы:

а) рабочая память/латеральные префронтальные отделы;

б) когнитивный контроль/передняя цингулярная область (возможность оттормаживания неадекватных стереотипных реакций);

в) обработка подкрепляющих стимулов/вентромедиальные префронтальные отделы (возможность отказа от непосредственного подкрепления в пользу большего отдаленного вознаграждения).

Ярко выраженные различия в выполнении тестов детьми из семей со средним и низким социально-экономическим уровнем были обнаружены в речевой системе и системе памяти, значимые различия – в рабочей памяти и когнитивном контроле, незначимые различия – в переработке зрительной и пространственной информации (Farah et al., 2006).

Приводя эти данные, мы хотели бы подчеркнуть, что они отражают усредненную картину и что и тут, конечно, существует «веер» возможностей, о которых говорилось выше. И еще одно важное примечание: разные авторы указывают, что не само финансовое состояние играет роль в ухудшении развития, а недостаток когнитивных и некогнитивных стимулов и высокая вероятность «токсического стресса», то есть сильного, частого или длительного стресса при отсутствии надлежащей поддержки взрослых (Shonkoff, 2006).

В контексте обсуждения проблем коррекции особенно важно обратить внимание на то, что в сенситивный период развития мозговых ансамблей они наиболее чувствительны и к позитивному и к негативному воздействию. Методы функциональной нейровизуализации (fMRI) показывают, что результаты коррекционно-развивающей работы обнаруживают себя не только в показателях поведения и обучения, но и в метаболических изменениях мозга детей (Shaywitz et al., 2004).

С помощью другой техники – магнитоэнцефалографии (МЭГ), или визуализации магнитных источников (MSI), получены данные об изменениях пространственно-временных параметров активации мозга в процессе чтения у детей с выраженными трудностями или с риском трудностей чтения и находящихся под влиянием коррекционного воздействия. Остановимся подробнее на этих исследованиях, суммированных в статье (Simos, Fletcher et al., 2006).

При использовании этой техники исследования на детей надевают шлем, который фиксирует магнитные сигналы от электрической активности мозга. Когда ребенок читает слово, нейроны мозга подают сигналы – появляется электрическая активность (на этом основаны методы ЭЭГ и вызванных потенциалов). Этот метод более точен: он регистрирует продуцируемое электрическими источниками магнитное поле, волны которого (flux) распространяются от нейронного источника и достигают поверхности головы. Шлем ловит эти сигналы и реконструирует распределение магнитного поля по поверхности головы. Образцы этого распределения доставляются и обрабатываются с миллисекундной частотой, что позволяет проследить эволюцию нейрофизиологической активности в реальном режиме времени в ходе выполнения действия, например чтения слова. В результате фиксируются пространственно-временные характеристики активности мозга при чтении слова.

В задании на чтение слова про себя у детей группы нормы происходит следующая последовательность активации зон:

♦ первичные зрительные поля затылочной области;

♦ вторичные ассоциативные зрительные поля под поверхностью височных долей билатерально;

♦ три зоны височно-теменных областей (угловая, супрамаргинальная и верхневисочная извилины) преимущественно левого полушария.

При чтении вслух подключаются префронтальные и премоторные зоны лобной доли, включая зону Брока.

У учащихся с трудностями чтения (исследовались дети 3-5-го и 1-го классов) активация лобных отделов предшествовала включению височно-теменных областей, которые активировались больше справа, чем слева.

После коррекционных занятий, которые проводились в старшей группе летом в течение 8 недель 5 раз в неделю по 2 урока, а в младшей группе – в течение 8 месяцев учебного года каждый день по 40 минут, было обнаружено улучшение качества чтения у большинства учащихся (в младшей группе у 13 из 16). МЭГ-анализ показал в обеих группах отчетливую тенденцию к нормализации процессов активации:

♦ уменьшился латентный период активации;

♦ увеличилась активность височно-теменных областей левого полушария;

♦ при этом активность одноименных областей правого полушария обнаружила межиндивидуальную вариативность;

♦ активация лобных отделов перестала предшествовать височно-теменной, но обнаружила широкие колебания по длительности.

Эти данные, безусловно, крайне интересны. Они подтверждают представления о системном строении ВПФ и позволяют фиксировать временную развертку событий. Более того, они демонстрируют пластичность функциональной структуры чтения у младших школьников, возможность ее изменения под влиянием коррекционного воздействия. Тем не менее, с нашей точки зрения, в этом прекрасном исследовании недостаточно реализован нейропсихологический подход: дети группы нормы и с трудностями чтения рассматривались без анализа их индивидуальных нейропсихологических особенностей. На разных стадиях работы с разными детьми использовалось 5 методик коррекции чтения, но анализ их содержания с нейропсихологической точки зрения не проводился, эти методики не подбирались с учетом нейропсихологических особенностей детей. Наш опыт коррекционно-развивающей работы показывает, что она становится максимально эффективной при учете сильных и слабых сторон каждого ребенка, создании адекватной развивающей среды, раннем начале коррекционного воздействия. Обобщение такого опыта и представлено в данной книге.