Когнітивна гімнастика

• RoboMemo
• Тренування мозкової активності

Тренування - запорука вміння. Мозок пластичний, і завдяки цій якості його можна і потрібно тренувати. Гра на музичних інструментах вносить зміни в області мозку, які керують тонкої моторикою, а також покращує роботу слухових центрів. Це означає, що ми можемо тренувати і ті області мозку, які мають відношення до обсягу робочої пам`яті. Незважаючи на це, психологи за традицією розглядають обсяг робочої пам`яті як статичну і незмінну величину.

Звичайно, окремі спроби поліпшити робочу пам`ять, зокрема, у дітей, які страждають різними функціональними порушеннями, вже робилися, зокрема, в 1970-і роки. Американський психолог Ерл Баттерфілд провів серію експериментів з метою навчити дітей мнемонічним прийомам, що допомагають справлятися із завданнями на робочу пам`ять¹⁰⁵. Щоб запам`ятати цифри, дітям давали завдання повторювати про себе тільки перші цифри, а останні цифри вони запам`ятовували, покладаючись на пасивну пам`ять. Цей прийом спрацьовував тільки при операціях з цифрами, а він не поміг дітям при інших видах інтелектуальної діяльності. Таким чином, мнемонічні техніки мають обмежений спектр дії.

В іншому експерименті, що зажадав воістину героїчних зусиль, студент коледжу постійно тренувався, повторюючи про себе довільну послідовність цифрових комбінацій¹⁰⁶. Він зачитував їх вголос, по годині в день, 3-5 днів в тиждень. І так протягом 20 місяців. В результаті до кінця 20-го місяця студент зміг відтворити 79 цифр. До речі, ось і спростування знаменитої гіпотези Міллера про магічне число сім. Секрет полягав у тому, що студент виробив свою методику запам`ятовування чисел - він групував їх і зіставляв з інформацією, яка зберігалася в довготривалій пам`яті. Студент захоплювався світовими рекордами. Наприклад, поєднання цифр 3492 він запам`ятав тому, що 3 хвилини і 49,2 секунди - це світовий рекорд з подолання англійської милі. І так далі. Після серії тренувань він як і раніше міг згадати більшість цифрових комбінацій. Ця інформація зберігалася в довготривалій пам`яті. Але коли йому запропонували тест на запам`ятовування букв, він зміг повторити тільки 6 букв. Іншими словами, його робоча пам`ять залишилася на колишньому рівні.

Освоюючи той чи інший прийом, ми націлені тільки на виконання суто конкретних завдань. Універсальної техніки запам`ятовування великої кількості інформації - цифровий або буквений - не існує. Методика, яка використовувалася в дослідженнях пластичності мозку, в першу чергу у мавп, заснована на тренуваннях. Причому чим більше тренувань, тим вони продуктивніше, а вправлятися потрібно довго і регулярно, поступово ускладнюючи завдання.

Отже, тренування розвиває специфічні функції і ті області, які активуються саме цією функцією. Але якщо існують полімодальні області робочої пам`яті, тобто області, які активуються при виконанні різних типів завдань на робочу пам`ять, незалежно від того, що саме слід запам`ятати, і якщо ці області можна тренувати, то дисперсійний ефект повинен поширюватися принаймні на різні види задач на робочу пам`ять. До того ж в попередньому розділі ми переконалися, що одні й ті ж ключові області також активуються при виконанні інших завдань, таких як матриці Равена, і якщо обсяг пам`яті збільшується, можна також поширити дисперсійний ефект і на інші завдання - за рішенням проблем, що не залежать від робочої пам`яті.

RoboMemo

Можливість тренування робочої пам`яті зацікавила мене в кінці 1999 року. Якщо обсяг робочої пам`яті можна розширити, то це надасть неоціненну допомогу всім, хто відчуває труднощі із запам`ятовуванням. До того ж подібні тренування дозволяють простежити за динамікою стану пацієнтів у контрольній групі. В даному випадку в контрольну групу входять діти з СДУГ.

У своїх дослідженнях я використовував самі елементарні завдання на робочу пам`ять<sup>107</sup>. Наприклад, пропонував запам`ятати розташування кіл в таблиці. Виявилося, що не так-то просто змусити десятирічних хлопчиків і дівчаток, які славляться непосидючістю, протягом декількох тижнів виконувати монотонні вправи на робочу пам`ять.

Щоб полегшити завдання і надати вправам привабливіший вигляд, я і мої колеги вирішили використовувати комп`ютерні ігри. До досліджень підключилися програмісти Юнас Беккеман і Давид Скуглунд, які розробили безліч комп`ютерних ігор і розвиваючих програм для дітей у віці 10-12 років. Оскільки кнопки для різних вправ розміщувалися на різних сегментах робота, ми назвали комп`ютерну програму RoboMemo.

Ми взяли за основу ті вправи, які я і мої колеги вже використовували в різних тестах, коли пропонували випробовуваним запам`ятати розташування картинок або комбінацію цифр і букв. Діти займалися приблизно по 40 хвилин в день, але завдання змінювалися. Як тільки результати поліпшувалися, ми ускладнювали завдання. Дітям доводилося максимально напружувати свою пам`ять. Щоб посилити мотивацію, ми ввели систему очок, і діти змагалися один з одним, намагаючись побити власні рекорди. До того ж ми придумали ще один ігровий прийом: діти заробляли бали, які вони могли витратити в кінці робочого дня.

Після низки пілотних випробувань програма була запущена. У дослідженні брало участь 14 дітей з СДУГ. В принципі існують різні методики оцінок результатів тренувань. Для абсолютної точності необхідно спиратися на показники контрольної групи. Якщо просто вимірювати ті чи інші функції до і після занять і констатувати, що вони покращилися, то ми отримаємо досить приблизні дані. При підведенні підсумків слід врахувати, як вплинуло на результати повторне виконання завдань, тобто взяти до уваги так званий ефект повторного проведення тесту. Таким чином, роль контрольної групи зводиться до того, щоб виконати будь-яке альтернативне завдання, наприклад, щоб перевірити, як виникає ефект плацебо.

Для цього ми вирішили використовувати комп`ютерну програму, в якій практично повторювалися вправи на робочу пам`ять, але з менш складним рівнем завдань. У тренувальній групі рівень складності програми постійно коректувався, в залежності від індивідуальних здібностей дітей. Дітям з тренувальної групи пропонувалося запам`ятати 5, 6 або 7 цифр. Діти ж у контрольній групі запам`ятовували лише 2 цифри. Так що в контрольній групі очікувався набагато менший тренувальний ефект. Якщо ми піднімаємо двохсотграмових гантелі, то ці навантаження ніяк не можна порівнювати з силовими тренуваннями, коли спортсмени піднімають тяжкості на межі своїх можливостей.

Діти в обох групах тренувалися щодня протягом 5 тижнів, і ми проводили з ними різні тести - до і після тренувань. Проаналізувавши отримані дані, ми виявили, що діти, які тренувалися регулярно, не тільки поліпшили свої результати в порівнянні з дітьми з контрольної групи, а й стали значно краще виконувати інші завдання, які раніше не входили в програму.

Недолік дослідження полягав в тому, що число випробовуваних було обмежено. Особливо прискіпливі дослідники також підкреслювали, що «один експеримент не дає матеріалу для далекосяжних висновків». Це виверт 22, з якою доводиться миритися більшості вчених. З цього приводу можна процитувати висловлювання психолога Вільяма Джеймса: «На перших порах нова теорія проголошується безглуздою. Потім її приймають, але кажуть, що вона не є нічим особливим і ясна як божий день. Нарешті, вона визнається настільки важливою, що її колишні противники починають стверджувати, ніби вони самі відкрили її ».

Щоб переконатися в достовірності отриманих результатів, ми провели серію клінічних випробувань. Ми співпрацювали з чотирма університетськими клініками і в цілому задіяли двадцять вчених, кожен з яких виконував свою частину роботи. П`ятдесят дітей з СДУГ протягом п`яти тижнів сиділи перед комп`ютерами, вдома або в школі, і виконували вправи на запам`ятовування.

Діти посилали нам звіти по електронній пошті на сервер клініки, щоб ми змогли простежити, чи дійсно всі тести виконувалися належним чином. Майже через два роки, після проведення безлічі тестів і аналізів, ми отримали результати, які підтвердили наші очікування і початкові висновки: діти з тренувальної групи поліпшили показники робочої пам`яті в порівнянні з дітьми з контрольної групи. Іншими словами, діти, які виконували на комп`ютері завдання на робочу пам`ять, такі як запам`ятовування композицій в таблиці (4 х 4), і вчасно кликали мишею, стали також краще виконувати і інші види завдань на робочу пам`ять, без участі комп`ютера, наприклад згадували, в якій послідовності психолог показував дерев`яні кубики.

Показники покращилися на 18 відсотків- і коли ми зробили вимірювання через три місяці після закінчення курсу тренувань, результат виявився той же. Це означає, що випробуваний, який раніше міг утримати в робочій пам`яті 7 позицій, тепер міг запам`ятати 8. Можливо, це не відкриття світового масштабу. І все ж ми наважуємося стверджувати: робочу пам`ять можна поліпшити шляхом вправ. Ми також виявили, що системи мозку не статичні і що обсяг робочої пам`яті можна збільшити.

Але якщо робоча пам`ять піддається тренуванню, значить, можна розвивати навички за рішенням різних інтелектуальних завдань. Щоб переконатися в цьому, ми використовували матриці Равена. Після ряду досліджень ми побачили, що діти, які тренувалися, стали значно краще вирішувати ці тести. Це також підтверджується результатами іншого розгорнутого дослідження¹⁰⁸. При повторному тестуванні діти з тренувальної групи поліпшили свій результат приблизно на 10 відсотків, що значно перевищило 2-процентний результат контрольної групи.

Ми також звернулися до батьків з проханням оцінити поведінку дітей, використовуючи критерії, за якими визначають СДУГ Виявилося, що, на думку батьків, діти стали набагато більш зібраними, і, схоже, припущення про зв`язок між симптомами СДУГ і робочою пам`яттю, яке надихнуло нас на дослідження, підтвердилося.

Нещодавно американська наукова група з Нотрдам- ського університету (штат Індіана, США) використовувала наш комп`ютеризований метод для тренування дітей з СДУГ. Вони змогли повторити наші результати і виявили значні поліпшення: діти успішніше виконували завдання на робочу пам`ять, вони навчилися концентруватися і привернути увагу. Ці результати також підтвердило дослідження Карін Далін і Матса Мюрберга з Вищої педагогічної школи Стокгольма¹⁰⁹. Наш метод тепер проходить випробування в клініках Швеції, Норвегії, Швейцарії та США в якості допоміжної програми щодо поліпшення робочої пам`яті і концентрації уваги у дітей з СДУГ.

Ми провели ще одне дослідження з тим, щоб з`ясувати, як впливає тренування на дорослих, які пережили інсульт. Мозкові травми, що виникають при інсульті, часто призводять до розладу пам`яті, але до сих пір ми так і не з`ясували, чи можна подолати ці проблеми за допомогою тренувань.

Хелена Вестберг керувала експериментом, в якому брали участь дев`ять дорослих пацієнтів після інсульту<sup>110</sup>. Протягом п`яти тижнів вони тренували робочу пам`ять, а інші дев`ять пацієнтів входили в контрольну групу. До і після тренування вчені порівнювали, скільки предметів випробовувані змогли запам`ятати, і лікувальна група помітно поліпшила свій результат у порівнянні з контрольною. Судячи з усього, робочу пам`ять можна розвивати і у пацієнтів, які пережили інсульт.

Наостанок ми роздали учасникам експерименту список питань, щоб з`ясувати, як, на їхню думку, змінилася їх повсякденне життя. До нашої радості і тут відбулися зміни. Особливо нас порадували відповіді на питання, пов`язані з робочою пам`яттю: «Чи часто ви забуваєте, що збиралися зробити, поки йдете з однієї кімнати в іншу?» Учасники тепер краще пам`ятали план дій, тобто утримували завдання в робочій пам`яті.

Тренування мозкової активності

Але нас насамперед цікавило, чи можна вважати зміни мозкової активності результатом тренувань робочої пам`яті? Чи можна перекреслити карту мозку через п`ять тижнів когнітивних тренувань, і на якій ділянці будуть зафіксовані зміни? Щоб відповісти на ці питання, ми провели дослідження за участю молодих людей без СДУГ, яким протягом п`яти тижнів належало тренувати свою робочу пам`ять по тій же схемі, яку ми раніше використовували, тестуючи дітей з СДУГ. Тепер ми набрали групу дорослих, а не дітей - з тієї причини, що розраховували зафіксувати настільки незначні зміни мозкової активності, які буде важко виміряти, якщо не проводити вимірювання по багато разів і досить тривалий час. Ми вважали, що діти з цим не впораються, оскільки їм важко лежати спокійно, а це є обов`язковою умовою для магнітно-резонансних досліджень.

Використовуючи методику функціональної магнітно-резонансної томографії (фМРТ), ми вимірювали мозкову активність в той час, коли випробовувані виконували завдання на робочу пам`ять і контрольну задачу¹¹¹. В цілому ми виміряли мозкову активність одинадцяти чоловік, з них вісім ми обстежили на томографі протягом 5 днів протягом тренувального періоду, тобто приблизно протягом 40 годин вимірювань.

Через кілька місяців, вивчаючи перші карти, які описували статистично значущі зміни, ми констатували, що після тренування збільшилася активність в лобовій частці і в тім`яній ділянці. Це нас вкрай зацікавило з двох причин. По-перше, виявилося, що тривала інтенсивна тренування когнітивних здібностей може змінити мозкову активність, подібно сенсорної і моторної тренуванні.

Ми, наприклад, побачили, що якщо тренуватися слухати звуки, то число нейронів, що беруть участь у виконанні завдання, буде збільшуватися. Якщо той же принцип відноситься до тренуванні робочої пам`яті, а саме число клітин, активних при виконанні завдання, збільшується - то можна пояснити посилення сигналу, який ми спостерігали за допомогою томографа.

По-друге, нас цікавило, в яких областях спостерігалися зміни. У зорової, слуховий і моторної областях ми їх не зафіксували. Зміни спостерігалися в полімодальних областях, «в областях пошуку всіх слів». Найсуттєвіші зміни також спостерігалися саме в області навколо інтрапаріетальной борозни в тім`яній ділянці. Якраз ці ділянки пов`язані з межами обсягу робочої пам`яті.

У науковій літературі описаний ряд інших досліджень, які прийшли до тих самих висновків, що і ми, а саме - що робочу пам`ять і стійкість уваги можна тренувати. Одне з цих досліджень вивчає метод, званий «Тренування процесу уваги» ( «Attentional Process Training»)<sup>112</sup>. Метод складається з декількох вправ, які випробовуваний виконує разом з психологом або асистентом. Мета вправ полягає в тому, щоб, наприклад, розставити слова в алфавітному порядку, знайти специфічні цілі серед заважають стимулів і каталогізувати слова. В результаті одного з тренувань, яка тривала десять тижнів і в якій брали участь пацієнти з різними травмами мозку, спостерігалося значне поліпшення візуально-просторової робочої пам`яті (на 7 відсотків), а також інших показників робочої пам`яті (наприклад, операції з числами на слух). Примітно, що при цьому тести, в яких вимірювався мимовільне увагу, не показали ніяких змін.

Вчені Вадзіма і Савагучі (Японія) вивчали результати тренувань робочої пам`яті у сотні з гаком дітей у віці 6-8 років<sup>113</sup>. Два місяці поспіль діти щодня тренувалися, виконуючи завдання, що вимагають активації робочої пам`яті, причому рівень складності поступово коректувався відповідно до їх результатами. Виявилося, що після тренування покращилися загальні показники робочої пам`яті. До того ж діти стали краще вирішувати завдання по типу матриць Равена.

І хоча подібних досліджень проводилося трохи, вони свідчать про те, що робочу пам`ять можна тренувати. Тренування робочої пам`яті, як і інших моторних і сенсорних навичок, призводить до змін в активуються областях мозку. Області, що відповідають за зберігання інформації в робочій пам`яті, можуть мати таку ж пластичністю, як і інші частини мозку. Втім, результати не можна назвати революційними - на 18 відсотків збільшується обсяг робочої пам`яті і на 8 відсотків поліпшується здатність вирішувати проблеми. Але, схоже, можна дійсно розширити межі обсягу мозку для обробки інформації. Якщо робоча пам`ять, призначена для вирішення різних інтелектуальних завдань, так важлива в повсякденному житті, і до того ж піддається тренуванню, то це відкриває перед нами широкі перспективи.

Список літератури

¹⁰⁵Про попередніх дослідженнях ефекту тренінгу див .: Butterfield, Е .З., Wambold, С. Belmont, J.M. On the theory and practice of improving short-term memory. American Journal of Mental Deficiency. 1973 77: 654-669. Ю6 про студента, який навчався запам`ятовувати комбінації цифр: Ericsson, К .A., Chase, W.G. Faloon, S. Acquisition of a memory skill. Science. 1980, 208: 1181-1182.
<sup>107</sup>Про перший тренінговому дослідженні см.: Klingberg, Т., Forssberg, Н. Westerberg, Н. Training of working memory in children with ADHD. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 2002 24: 781-791.
<sup>108</sup> Про повторення тренінгових досліджень в неяк ких центрах див .: Klingberg, Т., Fernell, Е., Olesen, P., Johnson, М., Gustafsson, P., Dahlstrom, К., Gillberg, С. G., Forssberg, Н. Westerberg, Н. Computerized Training of Working Memory in Children with ADHD - a Randomized, Controlled Trial. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. 2005, 44: 177-186.
<sup>109</sup> про тренінгові дослідженнях в сотрудничест ве з вищою педагогічною школою см.: Dahlin, До. Myrberg, MBASTA-projektet - Basfardigheter och traning av arbetsminne hos barn med koncentrationssvarigheter. Den fjarde nordiska dyslexipedagogiska kongressen (abstract, manuskript inskickat for publikation. 2005. Потім ці дослідження повторили американські вчені, див .: Gibson, В. Computerized training of working memory in ADHD. Conference for Children and Adults with attention deficit / hyperactivity disorder (abstract ). 2006. Незалежні шведські вчені також повторили ці дослідження, зокрема, Марія Сильверберг, старший лікар дитячої та юнацької психіатричної лікарні в Стокгольмі, а також Пер Густафссон, професор дитячої психіатрії Лінчепінгского університету. Клінічні випробування і продажу тренінгової програми здійснює фірма Cogmed, заснована і здебільшого належить Karolinska Development, завдання якого - сприяти комерційному і практичному використанню винаходів, авторами яких є вчені Каролінського інституту. Винахідники - Хелена Вестерберг, Юнас Бекеман, Давид Скуглунд і я - володіють акціями фірми, але не отримують ніяких дивідендів.
<sup>110</sup>про тренування робочої пам`яті після інсульту див .: Westerberg, Н., Jacobaeus, Н., Hirvikoski, Т., Clevberger, P., Os- tensson, J., Bartfai, A., Forssberg, H. Klingberg, T. Computerized working memory training - a method of cognitive rehabilitation after stroke. Brain Injury, (в друку).
¹¹¹0 функціональному магнітно резонансному дослідженні тренінгу робочої пам`яті см.: Olesen, P. J., Westerberg, Н. Klingberg, Т. Increased prefrontal and parietal brain activity after training of working memory. Nature Neuroscience. 2004, 7: 75-79.
<sup>112</sup>Attentional process training: Sohlberg, M.M., McLaughlin, K.A., Pavese, A., Heidrich, A. Posner, M.I. Evaluation of attention process training and brain injury education in persons with acquired brain injury. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology. 2000, 22: 656-676.
<sup>113</sup> Про дослідженнях тренінгу робочої пам`яті в Японії див .: Wajima, До. Sawaguchi, T. The effect of working memory training on general intelligence in healthy 6 to 8-year-old children, (abstract). Society for Neuroscience Conference. 2005, ProgramNo. 772.11.

Торкель Клінгберг

Увага, тільки СЬОГОДНІ!