Нейроконструктивізм: як гени, мозок та культура визначають наш розвиток

Дослідники погоджуються, що еволюція людини була утворена взаємодією генів, мозку та культури. Біологи використовують генетичні моделі, щоб продемонструвати, що культурні процеси можуть глибоко впливати на еволюцію людини, а антропологи вивчають культурні практики, що змінюють природний відбір. Концепція нейроконструктивізму дозволяє уточнити, як пов'язані гени, нейрони та зовнішнє середовище, як вони впливають на когнітивний розвиток і чому деякі порушення можна інтерпретувати не лише як результат патологічних процесів, але і як нормальну адаптацію до атипових обмежувачів.

Вступ. Конструктивізм, життя та знання

У науці вже твердо встановлено, що поєднання нейробіологічних та соціокультурних факторів впливає на природу людини. Зокрема, це підтверджується недавнім аналізом генетичної мінливості людини, яка показує, що сотні генів зазнали позитивного відбору, часто у відповідь на діяльність людини. Ця взаємодія проявляється не лише в еволюції людства (філогенез), але і в розвитку кожної окремої людини (онтогенез).

Які процеси - від зачаття до дорослого життя - дозволяють одній клітині перетворитися на розумного дорослого? Будь -яка спроба відповісти на це питання вимагає мультидисциплінарного підходу, який поєднує дані когнітивних досліджень, нейробіологію, геноміку та нейровізуалізацію. Цей підхід називається нейроконструктивізмом, в межах якого розкривається невід'ємна картина когнітивного розвитку людини як живої системи від генів до культури. Нейроконструктивізм досліджує багаторівневий процес трансформації генетичних особливостей та нейронних характеристик мозку в соціальні форми поведінки. Теоретична основа цього підходу - це конструктивізм - одна з найвпливовіших дослідницьких парадигм сучасної науки. Серед його найвідоміших представників - P. Watzlavik, H. von Fertzer, E. von Glazerospeld, G. Ruto, Z. Schmidt.

Основні положення конструктивізму такі:

• Знання не відображають зовнішній світ "як є". Людські знання не мають справу з об'єктивною реальністю, а з моделями реальності. Конструктивісти оскаржують можливість досягнення об'єктивних знань. Наш досвід взаємодії зі світом важливий, а не «об'єктивні» знання, висловлені у словесних уявленнях.
• Знання невіддільні від предмета знань. Пізнання - це побудова реальності, яка створюється людьми. У цьому випадку знання вбудовані в нашу структуру досвіду, розроблену за допомогою когнітивних схем сприйняття та дії.
• Знання визначаються не істиною наших ідей, а їх життєвою силою. Результатом пізнання є не об'єктивність, а адаптація до навколишнього середовища. Адаптивні когнітивні схеми дають організм адаптуватися до світу життя та дозволити вижити цьому організму.
• Жива істота -це організаційно закрита, але інформаційно відкрита система, здатна до самоорганізації та саморегуляції. Життєвість організму пояснюється здатністю підтримувати власний баланс у відповідь на зміни в навколишньому середовищі. Зокрема, людський мозок - це автономна когнітивна система, яка визначається лише її внутрішніми станами.

Конструктивізм стверджує, що пізнання - це здатність адаптуватися до умов навколишнього середовища. Пізнання адаптує досвід таким чином, що відповідає здібностям тіла. Наприклад, горила, вперше, побачивши своє відображення в дзеркалі, спочатку виглядає спантеличеною і зацікавленою, але, звикаючи до цього, ігнорує, тому що вона більше не сприймає його як опонента.

Що стосується людини, процес саморегуляції спрямований на когнітивний план при побудові узгодженої та послідовної системи понять та в біологічному плані - для виживання. Когнітивна здатність тут трактується як адаптація до сприйнятого світу, а його реалізація - для створення адекватних для виживанняпатернов мислення та дії. Знати - це мати можливість діяти ефективно підтримувати своє існування в навколишньому середовищі. Тому критерій істини - це успішна дія.

Жива система розвивається у власній когнітивній галузі (ніші), в якій вона взаємодіє зі світом. Виходячи з попереднього досвіду, вона здатна передбачити варіанти взаємодії з навколишнім середовищем та коригувати поведінку відповідно до цього. Когнітивна область включає взаємодію живої системи як з її внутрішніми станами, так і з зовнішнім середовищем. Таким чином, живі системи - це когнітивні системи, а життя - пізнання в широкому сенсі. У цьому сенсі ми не можемо сказати, що ми знаємо щось незалежно від нашого досвіду взаємодії з навколишнім середовищем.

Чилійські біологи Вмберто Матурна та Франциско Барель розробили концепцію аутопоезу - процес саморегуляції, в якому активність тіла змінюється залежно від природи взаємодії з навколишнім середовищем і, в свою чергу, впливає на навколишнє середовище. Ось чому ми  можемо відновитись не лише після сильного стресу або зацікавитись конкретними речами, не відволікатися на все, а й вивчати нове та змінювати наші уподобання. Тобто, ми можемо підтримувати сталість наших внутрішніх станів (гомеостаз), і рухатися у вибраних траєкторіях розвитку, реагуючи на умови навколишнього середовища.

Зв'язок життя та знань стосовно людини можна охарактеризувати як багаторівневу систему, включаючи мозок, гени, навчання та соціальний досвід поведінки. Протягом багатьох років когнітивна наука домінувала в думці, що когнітивна система людини схожа на коробку інструментів з певними функціональними модулями, які підключені один за одним або можуть бути пошкоджені (відключеними) незалежно від інших вроджених модулів. Нейроконструктивістський підхід говорить про те, що гени, мозок, поведінка та навколишнє середовище взаємодіють різнонаправлено протягом усього життя. Взаємодія генів та навколишнього середовища та, що особливо важливо, онтогенез - все це відіграє життєво важливу роль у тому, як мозок поступово формується і як він поступово спеціалізується.

Когнітивні психологи Денис Марешал, Герте Вестерманн та інші описують механізм спеціалізованого розвитку мозку в контексті обмежень. Формування психічних уявлень (тобто мислення) послідовно визначається контекстом на п'яти взаємопов'язаних рівнях (генетичному, клітинному, мозковому, тілесному та соціальному), кожен з яких має обмежуючий вплив на індивідуальний розвиток. Перш за все, на розвиток когнітивних здібностей впливає взаємодія генів та поведінка організму у зовнішньому середовищі.

Гени та епігенез

Традиційний погляд на функцію генів стверджує, що існує однонаправлений потік причинно -наслідкових зв’язків від генів (ДНК) до спадкових ознак поведінки. З цієї точки зору розвиток полягає у поступовому розгортанні інформації, запрограмованої в геномі. Однак нові дослідження показують, що гени можуть бути активовані як навколишнім середовищем, так і поведінковими факторами. Крім того, ці зміни в генах можуть впливати на навколишнє середовище, створюючи причинно -наслідкове коло, в якому гени, що впливають на навколишнє середовище, піддаються впливу цих змін під впливом зовнішніх факторів.

Вчені описують двунаправлену взаємодію від генів до розвитку організму та далі до досвіду поведінки в соціоприродному середовищі і навпаки. Наша генетика регулюється сигналами як із зовнішнього, так і з внутрішнього середовища. Цей процес називається ймовірнісним епігенезом, що означає, що розвиток людини залежить від умов зовнішнього середовища та нашого особистого досвіду, а не запрограмовано в генах. Шаблони нашої поведінки спричинені не біологією, та не навколишнім середовищем, а взаємозв'язком між ними. Такі епігенетичні фактори, як дієта, ожиріння, фізичні навантаження, куріння, споживання алкоголю, забруднювачі навколишнього середовища, психологічний стрес або робота на нічній зміні формують наш спосіб життя, зафіксований у генах. Тому епігенетичні ефекти беруть участь у еволюції організму разом з генетичними факторами.

Одним з найвідоміших прикладів епігенетичного ефекту є толерантність до лактози під впливом культурного фактора (молочне тваринництво). У більшості людей здатність до поглинання лактози зникає в дитинстві, але в деяких популяціях активність лактази (фермент, який допомагає розщеплювати молоко) залишається в дорослому віці. Частота появи гена лактази (LCT) залежить від культурних характеристик. Лактоза часто зустрічається у північних європейців та заводчиків великої рогатої худоби з Африки та на Близькому Сході, але майже повністю відсутня в інших місцях. Взаємозв'язок між молочним землеробством та толерантністю до лактози є перевіреним фактом супутньої еволюції генів та культури.

Ще один добре відомий приклад -ген FOXP2, мутації, в якому спричиняють порушення мовних навичок. Лише чотири мутації FOXP2 знайдені в еволюційному дереві мишей, макаків, орангутанів, горил, шимпанзе та людей, два з яких зустрічаються в еволюційній лінії, що веде до людини, що говорить про позитивний відбір. Одна з тлумачень полягає в тому, що цей відбір призвів до зміни гена FOXP2, а це, в свою чергу, стало необхідним етапом розвитку мови. У той же час, ген також може бути важливим з інших причин, таких як навчання або розвиток легенів. У світлі нових даних науки природний відбір доповнюється культурним: генетичні зміни можуть бути піддані культурному відбору.

Клітинний контекст (“encellment”)

Рівень взаємодії клітин тут - нейронна система. Психічні уявлення утворюються шляхом взаємної адаптації нейронної діяльності (досвіду) та структурою нейронних зв’язків (обмежень), що лежать в її основі. Ця структура впливає на активність нейронів, які, змінюючись, впливають на склад нейронних мереж. Наприклад, якщо якась частина мозку пошкоджена (наприклад, через інсульт або травматичну травму мозку), активність сигналів перерозподіляється між іншими групами нейронів, що дозволяє не тільки підтримувати свідомий досвід, але й змінювати його за допомогою морфології нейронних мереж.

Здатність нейронної системи для самопоглинання називається нейропластичністю, яка описує адаптивність мозку під впливом досвіду. Мозок постійно змінюється у відповідь на навколишнє середовище, ослаблення та зміцнення нейронних зв’язків. Цей процес відбувається протягом усього життя, хоча існують періоди життя з підвищеною чутливістю до змін (період росту тіла, коли нейронні мережі є найбільш адаптивними до нового досвіду). Тим не менш, пластичність зменшується з віком, що ускладнює навчання у міру того, як ми старіємо.

Контекст мозку (“embrainment”)

Тут рівень нейронних взаємодій - внутрішньомозкові процеси. Мозок складається з функціональних областей, які взаємно впливають на розвиток один одного. Властивості функціональних областей мозку значно залежать від контексту і обмежуються взаємодіями з іншими областями мозку через процеси зворотного зв'язку. Деякі області можуть взяти на себе функціональні властивості інших областей у разі пошкодження нейронних шляхів. Скажімо, області мозку, які зазвичай обробляють візуальну інформацію у зрячих, можуть взяти на себе іншу функціональну роль за відсутності візуального сигналу. У сліпих з раннього віку область кори головного мозку, активована читанням шрифту Брайля, відповідає первинній зоровій корі у зрячих людей. Іншими словами, сліпи "бачать" тактильні відчуття. Таким чином, розвиток функціональних областей мозку відбувається через їх інтерактивну спеціалізацію у відповідь на стимуляцію досвідом.

Контекст тіла (“Embodiment”)

Рівень когнітивного розвитку тут - анатомія та фізіологія організму. Причина існує всередині тіла, який сам по собі вбудований у фізичне та соціальне середовище. Тіло діє як фільтр для інформації з навколишнього середовища, тому почуття значно обмежують побудову психічних уявлень. Наприклад, обмежена гострота зору та руховий контроль зменшують сенсорний досвід немовлят. Ослаблення фізичних обмежень поступово збільшує сприйняття складності навколишнього середовища і, як наслідок, призводить до все більш складних репрезентацій.

Однак тіло служить не лише фільтром для інформації ззовні, але й засобом впливу на навколишнє середовище, тим самим створюючи нові відчуття (тобто активує не лише сенсорні, але й рухові реакції тіла). Наприклад, навіть новонароджені немовлята навмисно спрямовують руку на промінь світла, в результаті якого на кінцівках з’являється світла пляма, що не видно, поки рука не переміщується у правильне положення. Радість того факту, що дитина бачить світле місце, закриває петлю зворотного зв’язку між дитиною та її оточенням (сприйняття світла - рух руки - консолідація досвіду з почуттям радості). У більш пізньому віці діти використовують свою підвищену мобільність та сенсомоторну координацію для вивчення навколишнього середовища та маніпулювання ним, генеруючи все більше сенсорних відчуттів, що, в свою чергу, призводить до побудови більш складних ідей. Таким чином, проактивність у дослідженні навколишнього середовища є основою когнітивного розвитку: дитина не пасивно засвоює інформацію, а вибирає досвід, в якому вчиться.

Соціальний контекст ("onsocialment")

Зовнішнє середовище (фізичне та соціальне) значно обмежує виникнення нейронних уявлень у дитини, оскільки воно пропонує певні методи сприйняття. Особливо це стосується соціальних аспектів розвитку. Давно встановлено, що взаємозв'язок між матір'ю та дитиною сильно впливає на розвиток прихильності, вираження емоцій, соціального та когнітивного розвитку. Інший приклад: шестимісячні діти можуть розрізнити близько 800 голосних і приголосних. За один рік життя цей діапазон звужується до 40, і це звуки лише його рідної мови. Мабуть, існує обмеження перцептивного потенціалу під впливом соціокультурного середовища.

Таким чином, ці обмеження утворюють нейронні структури, що підтримують основу експериментального досвіду. Ми бачимо циклічну взаємодію: активність генів - нейронні структури - когнітивні функції - досвід поведінки.

«Діяльність та склад генів залежать від природи навколишнього середовища (мається на увазі й культура), а навколишнє середовище поступово змінюється внаслідок зростаючої маси носіїв активності цієї безлічі генів».

Визначення нервових структур мозку, а отже, і психічних уявлень, йде зсередини (з генів) та ззовні (з навколишнього середовища). Тому це визначення є і нейробіологічним, і соціокультурним.

Ще раз коротко про нейроконструктивізм

Основним принципом такого підходу є залежність когнітивного досвіду від контексту. Формування нейронних структур, що генерують психічні уявлення, значно залежить від контексту, в якому розвиваються ці структури. Розвиток розроблений контекстами на кожному з п’яти розглянутих рівень обмежень.

Суть розвитку - це прогресивне збільшення складності та спеціалізації когнітивної діяльності. З кожним вибором у контексті обмежень подальша потенція розвитку обмежена, створюючи індивідуальну історію здобутого досвіду. Результатом розвитку дитини є проактивність (незалежність у дослідженні навколишнього середовища) та зростаюча спеціалізація уявлень (каналізація досвіду).

Це чітко показано нетиповими обмежувачами розвитку, які спотворюють нормальну траєкторію когнітивного розвитку. Нетиповий розвиток є результатом адаптації до спотворених обмежувачів (наприклад, агресивного соціального середовища). Така "невірна" адаптація призводить до різних розладів та особливостей розвитку (аутизм, дислексія тощо).

Таким чином, концепція нейроконструктивізму показує, що порушення розвитку виникають не через пошкодження нормальних когнітивних систем, а через процеси розвитку, що пристосовуються до нетипових обмежень. З цієї точки зору, як патологічний, так і нормальний розвиток можна характеризувати адаптацією до багатьох взаємодіючих обмежень, причому єдина різниця полягає в тому, що обмеження різні. Ці нетипові обмеження потім призводять до різних результатів через ті самі процеси формування досвіду.