Электрошок и математика: мозги на прокачку

Мягко стимулируя префронтальную кору мозга с помощью слабых электрических токов, учёные обнаружили, что можно заметно улучшить способности молодых людей к изучению математики. Недавно опубликованные результаты в PLOS Biology показывают: такая технология может особенно пригодиться тем, кому учёба даётся тяжело — из-за особенностей коммуникации между разными участками мозга, отвечающими за математические навыки.

Математика — основа найма в науке и технологиях. Но, согласно отчёту ОЭСР за 2016 год, почти треть взрослых в развитых странах не продвинулись дальше арифметики семилетнего ребёнка. Это сказывается на зарплате, здоровье, уровне демократии и даже доверии к другим людям.

Миф о том, что образование исправляет разницу между сильными и слабыми учениками, в действительности часто лишь закрепляет её. Те, кто изначально умел чуть больше, быстро выходят в лидеры — так называемый эффект Матфея. Неудивительно, что успехи часто связаны не только с усилиями, а и с семейным доходом, мотивацией, активным участием на уроках. Немалую роль тут играют чисто биологические факторы: особенности строения мозга, гены, «биохимия» нейронов. Различия в этих параметрах нередко лучше объясняют успехи в математике, чем среда, учебники и учителя.

Учёные проверили своё открытие на 72 молодых взрослых (18–30 лет), которых на протяжении пяти дней учили новым приёмам расчётов. Части участников для чистоты эксперимента доставили «пустышку» (плацебо), другим — проводили стимуляцию слабым шумовым током (tRNS). Это не больно, большинство ничего не ощущает, если специально не вслушиваться в себя.

По данным прежних наблюдений за побочными эффектами, серьёзных негативных последствий для мыслительных процессов от tRNS не обнаружено.

Ток направляли в разные зоны: одним — в дорсолатеральную префронтальную кору (зона отвественная за память и овладение новыми навыками), другим — в заднетеменную область (она занимается математикой, когда навык сформирован). Заодно сканировали мозг и измеряли уровни ведущих «нейрохимикатов» — например, гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), важной для обучения, как было показано ещё в 2021 году.

Некоторые участники исследования изначально обладали слабыми связями между префронтальной и теменной областями мозга — такой тип строения считается неудачным для учёбы. Оказалось, что именно им tRNS приносит ощутимое улучшение навыка, и по итогам они догоняют «прирождённых» отличников, у которых связи крепче. Другими словами, электричество помогает подтянуться до среднего, а не сделать гениев ещё большими гениями — подход идеально «выравнивающий», а не усугубляющий разрыв.

Почему это работает? Учёные предполагают эффект стохастического резонанса: когда очень слабый сигнал «усиливается» при добавлении шума. Символически: плохие нейроны вдруг оживляются под тёплым током, приближаясь к порогу активности. Особенно актуально для тех, у чьего мозга нет идеальной проводимости для счёта.

Не следует думать, что tRNS — волшебная пилюля для любого. На отличников она не влияет, зато у отстающих позволяет подтянуться к уровню остальных. Исследователи проверяли метод и на детях с нарушениями математических способностей и дефицитом внимания: там тоже есть позитивный эффект.

Авторы считают, что перспективы у такого подхода — огромны: в будущем можно будет разрабатывать персонализированные техники стимуляции мозга в зависимости от его исходных особенностей. Конечно, сам по себе электроток не спасёт образование: неравенство, бедность, недостаток ресурсов никуда не делись. Но теперь, возможно, есть инструмент, благодаря которому троечники будут не столь обречены.