У истоков интеллекта

До недавнего времени считалось, что сенсорные каналы – зрение, слух, вкус, осязание и обоняние, в период младенчества работают независимо друг от друга, и только в более старшем возрасте дети проявляют способность к межсенсорной интеграции, являющейся основой целостного восприятия мира. Конечно же, мозг ребенка значительно меньше мозга взрослого человека, его возможности ограничены, но это не означает, что ему недоступны процессы интеграции. Как мы уже смогли убедиться, малыш быстро учится видеть разные признаки вместе, в неразрывном единстве – надо только этому способствовать. Вот почему взять, посмотреть, потрогать, постучать погремушкой – процесс познавательный. Обследуя предметы, малыш начинает соотносить форму, фактуру, вес – а это значит, что его мозг получает необходимую для развития «пищу».

Помогая ребенку знакомиться с различными свойствами вещей, вы стимулируете интегративную работу мозга, а, стало быть, и возможность лучшего познания им мира.

Таким образом, в недрах развития сенсорных процессов закладываются процессы когнитивного, т. е. познавательного, характера. Мы уже рассказывали вам, что очень рано, задолго до появления у ребенка речи и начала систематического обучения, младенцы уже демонстрируют способность группировать цветовые категории в соответствии с длинами световых волн (как это делаем и мы, взрослые). Открытие универсальности цветовой категоризации в раннем восприятии имеет важнейшее значение, поскольку дало основание ученым предположить, что структуры перцептивного уровня могут стать основой процессов когнитивного развития.

Если выявленная на младенцах способность к цветовой категоризации относится к группированию качественных сторон объектов, то ученые решили проверить, не обладают ли младенцы способностью и к количественной категоризации, т. е. могут ли они оценивать количество объектов (больше – меньше), которое им предъявляется для распознавания?

Хорошо известен факт, что если показывать ребенку раз за разом картинки с одинаковым числом объектов (например, точек на экране), а потом показать изображение с другим их числом, то на такую картинку ребенок будет смотреть дольше: изменение числа точек привлечет его внимание. Стало быть, ребенок распознал разницу в количестве зрительных объектов. Но как и когда проявляется это интуитивное «чувство количества»?

Ученые поставили следующий эксперимент. Для обследования были взяты дети в возрасте 6 месяцев. Перед ребенком устанавливали три экрана. На среднем на короткое время появлялся яркий узор для привлечения внимания ребенка, а затем экран становился черным. На двух крайних экранах показывали множество точек, различающихся по размеру и расположению. При этом если на левом экране число точек оставалось постоянным (например, 10), то на правом оно постоянно менялось (например, поочередно демонстрировались то 10, то 20 точек). Исследовательская задача состояла в том, чтобы оценить, насколько чаще ребенок смотрел на тот экран, где количество точек менялось, по сравнению с экраном, где оно оставалось постоянным (т. е. использовался метод предпочтений, о котором мы уже говорили ранее).

Исходя из результатов исследования ученые пришли к выводу, что способность приблизительно (на глазок) оценивать и сравнивать количество объектов во множествах обнаруживается у детей уже вскоре после рождения – и это происходит задолго до того, как ребенок начинает говорить или, тем более, учиться считать, т. е. когда появляется словесная или цифровая категоризация чисел.

И надо сказать, что это не является какой-то уникальной чертой, присущей природе человека – способность оценивать и сравнивать количество объектов широко распространена и в животном мире. Она обнаружена у многих животных, включая обезьян, ворон и муравьев. Это говорит о том, что, по всей видимости, уникальные для нашего вида математические способности развились на основе эволюционно древнего «чувства количества».

Американские психологи А. Старр, М. Либертус и Э. Бреннон решили проверить, влияет ли степень развитости этого интуитивного «чувства количества» на развитие у детей в дальнейшем математических способностей? Они дважды протестировали одну и ту же группу детей – в возрасте 6 месяцев и в 3,5 года, одновременно оценивая уровень их общего интеллекта и математические способности. Результаты подтвердили прогноз ученых: дети, которые в шестимесячном возрасте чаще смотрели на экран с меняющимся числом точек, спустя три с лишним года существенно лучше разбирались в арифметике, чем их сверстники, которых оба экрана привлекали в одинаковой степени.

А вот однозначно доказать связь между степенью развития у шестимесячных детей чувства количества, общим интеллектом и математическими способностями в 3,5 года ученым не удалось. Однако была выявлена очень любопытная деталь: степень развитости чувства количества у шестимесячных детей соотносилась со степенью понимания ими числительных в 3,5 года.

Одним словом, дети, которые в шестимесячном возрасте демонстрировали высокую степень развитости «чувства количества», в 3,5 года в точности понимали смысл слов «один», «два», «три», «четыре», «пять» и «шесть», тогда как многие их сверстники не знали даже одного из этих числительных.

Полученные результаты представляют собой первое прямое подтверждение гипотезы авторов о том, что интуитивная способность маленьких детей различать количества является одним из «строительных блоков», на основе которых в будущем развиваются математические навыки. Вероятно, детям с более тонким интуитивным чувством количества легче дается усвоение символов – цифр и числительных, а также других математических премудростей.

Отсюда и их достаточно смелые прогнозы: будущую успеваемость ребенка по математике можно улучшить, если уже в очень раннем возрасте каким-то образом развивать его интуитивное количественное чувство.

Но в своих поисках истины ученые пошли дальше, решив проверить, существуют ли еще в пренатальный период развития какие-либо предпосылки, которые определяют закладку математических способностей будущего ребенка? Голландские ученые предприняли достаточно длительный эксперимент (2014). Сначала была отобрана и обследована группа беременных женщин, затем в течение нескольких лет за ними и их детьми велось тщательное наблюдение. Результаты показали, что определенные процессы, происходящие в организме женщины во время беременности, устойчиво связаны со способностями будущего ребенка к точным наукам.

Так, если у женщины на 12-й неделе беременности отмечается предельно высокий уровень концентрации гормона тироксина (основной тиреоидный гормон позвоночных и человека, вырабатываемый фолликулами щитовидной железы), то в будущем родившийся в нее малыш имел все шансы стать хорошим математиком. Это подтвердил и участвующий в данном исследовательском проекта мальчик, «математические» достижения которого в 5 лет были признаны профильными специалистами. Так что опять смелый прогноз: если сделать определенные анализы в данный период ожидания малыша, можно относительно верно определить направление его развития.

Мы уже упоминали, что человек не одинок в проявлении математических способностей. Американским ученым из университета Дьюка Дж. Ф. Кантлон и Е. М. Браннон (2007) удалось доказать, что макаки могут складывать числа в уме и достоверно выдают правильный результат.

Для исследования были взяты две обезьяны – макаки резус и четырнадцать (!) студентов. Всем участникам эксперимента предлагалась одна и та же задача – в уме выполнить сложение. Эксперимент был организован следующим образом. Сначала на экране появлялся первый набор точек (от 1 до 5), затем через небольшой промежуток времени – другой набор, тоже от 1 до 5 точек. Вслед за этим на экране последовательно загорались две группы точек, одна из которых была истинной суммой предыдущих наборов точек, а другая – ошибочной суммой. Испытуемый должен был дотронуться до экрана только в том случае, если на нем демонстрировался «правильный» итог. Ученые усложнили задачу: точки на экране каждый раз располагались так, чтобы исключить возможность запоминания их количества, исходя из положения слагаемых точек на экране или оценки площади, занимаемой ими. Одним словом, испытуемые – и обезьяны и люди – должны были складывать число точек в уме.

Вроде бы получилось так, как и должно было быть: макаки оказались несколько худшими математиками, чем студенты (76 % правильных ответов у обезьян против 94 % – у людей). Была обнаружена одна общая зависимость: точность ответов у тех и у других зависела от степени отличия правильной суммы от неправильной – чем сильнее было это отличие, тем меньше было ошибок в ответах. Однако, если в точности ответов «победили» люди, то время, в среднем затраченное на одно арифметическое действие, было практически одинаковым (1099 мс у обезьян и 940 мс у студентов).

Это исследование свидетельствует о том, что корни нашей способности выполнять арифметические операции лежат в эволюционном развитии человека. Мы в одинаковой степени готовы к проявлению своих «математических» способностей.

Более того, в коре больших полушарий людей и обезьян имеются специальные группы клеток, обеспечивающие способность к абстрактному манипулированию количественными признаками предметов. Но между нами есть и огромное качественное отличие: человек не только унаследовал, но и развил эту способность в устной и символической форме, с помощью речи и мышления доведя ее до масштабов отдельной науки – математики.