Нейроконструктивизм: как гены, мозг и культура определяют наше развитие

На природу человека действует комбинация нейробиологических и социокультурных факторов. Главный принцип нейроконструктивизма – зависимость когнитивного опыта от контекста. Формирование нейронных структур зависит от контекста, в котором эти структуры развиваются. Является ли познание способностью адаптироваться к условиям среды?

Исследователи сходятся во мнении, что эволюция человека была сформирована взаимодействием генов, мозга и культуры. Биологи используют генетические модели, чтобы продемонстрировать, что культурные процессы могут иметь глубокое влияние на эволюцию человека, а антропологи изучают культурные практики, которые изменяют естественный отбор.

Как связаны гены, нейроны и внешняя среда

Концепция нейроконструктивизма позволяет прояснить, как связаны гены, нейроны и внешняя среда, каким образом они влияют на когнитивное развитие и почему некоторые расстройства можно трактовать не только как результат патологических процессов, но и как нормальную адаптацию к атипичным ограничителям.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Введение. Конструктивизм, жизнь и познание

В науке уже твердо установлено, что на природу человека оказывает воздействие сочетание нейробиологических и социокультурных факторов. В частности, это подтверждается недавним анализом генетической изменчивости человека, который показывает, что сотни генов подверглись положительному отбору, часто в ответ на деятельность человека. Указанное взаимодействие проявляется не только в эволюции человечества (филогенезе), но и в развитии каждого отдельного человека (онтогенезе).

Какие процессы — от зачатия до взрослой жизни — позволяют одной клетке превратиться в разумного взрослого человека? Любая попытка ответить на этот вопрос требует мультидисциплинарного подхода, объединяющего данные когнитивных исследований, нейробиологии, геномики и нейровизуализации. Таким подходом называют нейроконструктивизм, в рамках которого раскрывается целостная картина когнитивного развития человека как живой системы от генов до культуры. Нейроконструктивизм исследует многоуровневый процесс трансформации генетических признаков и нейронных особенностей мозга в социальные формы поведения. Теоретической основой этого подхода выступает конструктивизм – одна из самых влиятельных исследовательских парадигм в современной науке. Среди его наиболее известных представителей – П. Ватцлавик, Х. фон Фёрстер, Э. фон Глазерсфельд, Г. Рото, З. Шмидт. 

Основные положения конструктивизма заключаются в следующем:

• Знание не отражает внешний мир «как он есть». Человеческое познание имеет дело не с объективной реальностью, а с моделями реальности. Конструктивисты оспаривают возможность достижения объективного знания. Важен наш опыт взаимодействия с миром, а не «объективное» познание, выраженное в вербальных репрезентациях.
• Знание неотделимо от субъекта познания. Познание – это конструирование реальности, которое создается людьми. В таком случае знание встроено в нашу структуру опыта, оформленного с помощью когнитивных схем восприятия и действия. 
• Знание определяется не истинностью наших представлений, а их жизнеспособностью. Результатом познания является не объективность, а приспособление к среде. Адаптивные когнитивные схемы обеспечивают приспособление организма к жизненному миру и делают возможным выживание этого организма. 
• Живое существо – организационно замкнутая, но информационно открытая система, способная к самоорганизации и саморегулированию. Жизнеспособность организма обусловлена способностью поддерживать собственное равновесие в ответ изменения среды. В частности, человеческий мозг – это автономная когнитивная система, которая определяется только своими внутренними состояниями. 

Конструктивизм утверждает, что познание – это способность адаптироваться к условиям среды. Познание адаптирует опыт таким образом, чтобы он соответствовал способностям организма. Например, горилла, впервые увидев свое отражение в зеркале, сначала выглядит озадаченной и заинтересованной, но, привыкнув к нему, игнорирует, поскольку больше не воспринимает его как соперника.  

Применительно к человеку процесс саморегуляции направлен в когнитивном плане на конструирование связной и непротиворечивой системы понятий, а в биологическом плане – на выживание. Познавательная способность здесь трактуется как приспособление к воспринимаемому миру, а ее реализация – как конструирование адекватных для выживания паттернов мышления и действия. Знать – значит уметь действовать эффективным образом для поддержания своего существования в окружающей среде. Следовательно, критерием истины является успешное действие. 

Живая система развивается в своей собственной когнитивной области (нише), в которой она взаимодействует с миром. На основе предыдущего опыта она способна предсказывать варианты взаимодействий со средой и корректировать свое поведением в соответствии с этим. Когнитивная область включает взаимодействие живой системы как со своими внутренними состояниями, так и внешним окружением. Таким образом, живые системы – это когнитивные системы, а жизнь – это познание в широком смысле. В этом смысле мы не можем утверждать, что знаем что-то независимо от нашего опыта взаимодействия со средой.

Чилийские биологи Умберто Матурна и Франсиско Варела разработали концепцию аутопоэзиса – процесса саморегулирования, в котором активность организма меняется в зависимости от характера взаимодействия со средой и, в свою очередь, оказывает воздействие на среду. Вот почему мы можем не только восстанавливаться после сильного стресса или интересоваться конкретными вещами, не отвлекаясь на все подряд, но и обучаться новому и менять свои предпочтения. То есть мы можем как поддерживать постоянство своих внутренних состояний (гомеостаз), так и двигаться в выбранных траекториях развития, откликаясь на условия среды. 

Концепция нейроконструктивизма и когнитивное развитие человека

Связь жизни и познания применительно к человеку можно описать как многоуровневую самонастраивающуюся систему, включающую мозг, гены, обучение и социальный опыт поведения. На протяжении многих лет в когнитивной науке доминировало представление о том, что когнитивная система человека подобна ящику с инструментами с определенными функциональными модулями, которые подключаются один за другим или могут быть повреждены (отключены) независимо от других врожденных модулей. Нейроконструктивистский подход говорит, что гены, мозг, поведение и окружающая среда взаимодействуют разнонаправленно на протяжении всего жизненного развития. Взаимодействие генов и окружающей среды и, что особенно важно, онтогенез – все это играет жизненно важную роль в том, как мозг постепенно формирует себя и как он постепенно специализируется с течением времени.

Когнитивные психологи Денис Марешаль, Герт Вестерманн и др. описывают механизм специализированного развития мозга в контексте ограничителей (constraints). Формирование ментальных репрезентаций (то есть мышления) последовательно определяется контекстом на пяти взаимосвязанных уровнях (генетическом, клеточном, мозговом, телесном и социальном), каждый из которых оказывает ограничивающее влияние на индивидуальное развитие. Прежде всего, на развитие когнитивных способностей влияет взаимодействие генов и поведения организма во внешней среде. 

Гены и эпигенез

Традиционный взгляд на функцию генов утверждает, что существует однонаправленный поток причинно-следственных связей от генов (ДНК) к наследственным признакам поведения. С этой точки зрения развитие заключается в постепенном развертывании информации, запрограммированной в геноме. Однако новые исследования показывают, что гены могут быть активированы как окружающей средой, так и поведенческими факторами. Кроме того, эти изменения в генах могут затем воздействовать на окружающую среду, создавая причинный круг, в котором гены, влияющие на среду, подвергаются повторному влиянию этих изменений под воздействием внешних факторов. 

Ученые описывают двунаправленное взаимодействие от генов к развитию организма и далее к опыту поведения в социоприродной среде и обратно. Наша генетика регулируется сигналами как из внешней, так и из внутренней среды. Этот процесс называется вероятностным эпигенезом (probabilistic epigenesis), который означает, что развитие человека зависит от условий внешней среды и нашего личного опыта, а не запрограммирован в генах. Закономерности нашего поведения вызывает не биология и не среда, а отношения между ними. Такие эпигенетические факторы, как диета, ожирение, физическая активность, курение, потребление алкоголя, загрязнители окружающей среды, психологический стресс или работа в ночную смену формируют наш образ жизни, записываемый в генах. Следовательно, эпигенетические эффекты участвуют в эволюции организма наравне с генетическими факторами. 

Один из самых известных примеров эпигенетического эффекта – толерантность к лактозе под воздействием культурного фактора (молочное животноводство). У большинства людей способность усваивать лактозу исчезает в детстве, но в некоторых популяциях активность лактазы (фермента, помогающей усваивать молоко) сохраняется и во взрослой жизни. Частота появления гена лактазы (LCT) зависит от культурных особенностей. Толерантность к лактозе часто встречается у северных европейцев и у скотоводов из Африки и Ближнего Востока, но почти полностью отсутствует в других местах. Взаимосвязь между молочным животноводством и переносимостью к лактозе является доказанным фактом совместной эволюции генов и культуры. 

Другим известным примером является ген FOXP2, мутации в котором вызывают нарушения языковых навыков. Только четыре мутации FOXP2 встречаются в эволюционном древе мышей, макак, орангутангов, горилл, шимпанзе и людей, две из которых происходят в эволюционной линии, ведущей к человеку, что наводит на мысль о положительном отборе. Одна интерпретация состоит в том, что этот отбор привел к изменению гена FOXP2, а, это в свою очередь, необходимым этапом развития речи. Вместе с тем ген также мог быть предпочтительным по другим причинам, таким как обучение пению или развитие легких [11]. В свете новых данных науки естественный отбор дополняется культурным: генетические изменения могут подвергаться культурной селекции. 

Клеточный контекст (“encellment”)

Уровнем клеточных взаимодействий здесь выступает нейронная система. Ментальные репрезентации формируются взаимной адаптацией нейронной активности (опыта) и лежащей в ее основе структурой нейронных связей (ограничений). Эта структура влияет на активность нейронов, которые, меняясь, обратно воздействуют на устройство нейронных сетей. Например, если повреждается какая-то часть мозга (например, вследствие инсульта или черепно-мозговой травмы), активность сигналов перераспределяется между другими группами нейронов, что позволяет не только сохранять сознательный опыт, но и менять его с помощью морфологии нейронных сетей. 

Способность нейронной системы к самовосстановлению получила название нейропластичности, которая описывает адаптивность мозга под влиянием опыта. Мозг постоянно меняется в ответ на окружающую среду, ослабляя и укрепляя нейронные связи. Этот процесс происходит на протяжении всей жизни, хотя бывают периоды жизни с повышенной чувствительности к изменениям (период взросления организма, когда нейронные сети наиболее адаптивны к новому опыту). Тем не менее пластичность уменьшается с возрастом, что усложняет обучение по мере того, как мы становимся старше.

Мозговой контекст (“embrainment”)

Уровнем нейронных взаимодействий здесь являются внутримозговые процессы. Мозг состоит из функциональных областей, которые взаимно влияют на развитие друг друга. Свойства функциональных областей мозга сильно зависят от контекста и ограничиваются взаимодействиями с другими мозговыми регионами через процессы обратной связи. Одни регионы могут подхватывать функциональные свойства других регионов в случае повреждения нейронных путей. Скажем, области мозга, которые обычно обрабатывают визуальную информацию у зрячих, могут брать на себя иную функциональную роль в отсутствие визуального сигнала. У слепых с раннего возраста область коры головного мозга, активируемая чтением шрифта Брайля, соответствует первичной зрительной коре у зрячих людей. Иными словами, слепые «видят» тактильными ощущениями. Таким образом, развитие функциональных областей мозга происходит за счет их интерактивной специализации в ответ на стимуляцию опытом.

Телесный контекст (“Embodiment”)

Уровнем познавательного развития здесь выступают анатомия и физиология тела. Разум существует внутри тела, которое само встроено в физическую и социальную среду. Тело действует как фильтр для информации из окружающей среды, поэтому органы чувств сильно ограничивают построение ментальных представлений. Например, ограниченные острота зрения и двигательный контроль снижают сенсорный опыт младенца. Ослабление физических ограничений постепенно увеличивает воспринимаемую сложность окружающей среды и, как следствие, ведет ко все более сложным репрезентациям.

Однако тело служит не только фильтром для информации извне, но и средством воздействия на окружающую среду, тем самым создавая новые ощущения (то есть активизирует не только сенсорные, но и моторные реакции организма). К примеру, даже новорожденные младенцы намеренно направляют руку в луч света, в результате чего на конечности появляется светящееся пятно, которое не видно, пока рука не будет перемещена в правильное положение. Радость от того, что младенец видит световое пятно, замыкает петлю обратной связи между младенцем и его окружением (восприятие света – движение руки – закрепление опыта чувством радости). В более позднем возрасте дети используют свою повышенную подвижность и сенсомоторную координацию, чтобы исследовать окружающую среду и манипулировать ею, генерируя все больше сенсорных ощущений, что, в свою очередь, приводит к построению более сложных представлений. Таким образом, проактивность в изучении окружающей среды является основой когнитивного развития: ребенок не пассивно усваивает информацию, а выбирает опыт, на котором он учится.

Социальный контекст (“Ensocialment”)

Внешняя среда (физическая и социальная) сильно ограничивает возникновение нейронных представлений у ребенка, поскольку предлагает ему определенные способы восприятия. Особенно это касается социальных аспектов развития. Давно установлено, что взаимосвязь между матерью и ребенком сильно влияет на развитие привязанности, выражение эмоций, социальное и когнитивное развитие. Еще один пример: шестимесячные дети способны различать около 800 глазных и согласных звуков. К одному году жизни этот диапазон сужается до 40, и это звуки только своего родного языка. По-видимому, происходит «канализация» (ограничение) перцептивного потенциала под воздействием социокультурного окружения.  

Таким образом, эти ограничения формируют нейронные структуры, поддерживающие основу конструируемого опыта. Мы видим циклическое взаимодействие: активность генов – нейронные структуры – когнитивные функции – опыт поведения.

Подписывайтесь на наш аккаунт в INSTAGRAM!

«Активность и состав генов зависят от характера окружающей среды (имея в виду и культуру), а окружающая среда постепенно изменяется в результате деятельности возрастающей массы носителей активности данного множества генов».

Детерминация нервных структур мозга, а значит, и ментальных представлений, идет изнутри (от генов) и извне (от среды). Поэтому эта детерминация одновременно и нейробиологическая, и социокультурная.

Еще раз кратко о нейроконструктивизме

Главный принцип этого подхода – зависимость когнитивного опыта от контекста. Формирование нейронных структур, порождающих ментальные репрезентации, сильно зависит от контекста, в котором эти структуры развиваются. Развитие конструируется контекстами на каждом из пяти рассмотренных уровней ограничений. 

Сущность развития – прогрессивное увеличение сложности и специализации познавательной активности. С каждым выбором в контексте ограничений дальнейшие потенции к развитию ограничиваются, складываясь в индивидуальную историю полученного опыта. Результатом развития ребенка становятся проактивность (самостоятельность в исследовании среды) и возрастающая специализация репрезентаций (канализация опыта). 

Это наглядно показывают атипичные ограничители развития, которые искажают нормальную траекторию когнитивного развития. Атипичное развитие – результат адаптации к искаженным ограничителям (например, агрессивная социальная среда). Такая «неправильная» адаптация приводит к различным расстройствам и особенностям развития (аутизм, дислексия и др.). 

Таким образом, концепция нейроконструктивизма показывает, что нарушения развития возникают не из-за повреждения нормальных когнитивных систем, а из-за процессов развития, которые приспосабливаются к атипичным ограничениям. С этой точки зрения как патологическое, так и нормальное развитие можно охарактеризовать как адаптацию к множеству взаимодействующих ограничений, с той лишь разницей, что ограничения различны. Эти нетипичные ограничения затем приводят к различным результатам посредством одних и тех же процессов формирования опыта.опубликовано econet.ru.

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое сознание - мы вместе изменяем мир! © econet