Улитки могут привести нас к прорыву в образовательных технологиях

Эксперименты на морских брюхоногих моллюсках показали, что для лучшего запоминания обучающие стимулы должны следовать друг за другом не через равные промежутки времени, а по особому нерегулярному расписанию, отражающему нюансы биохимии нервной системы.

Сказать про кого-то, что он моллюск, — значит, грубо усомниться в его умственных способностях. Тем не менее именно улитки могут привести нас к прорыву в образовательных технологиях, пишет Компьюлента.

Гигантская морская улитка аплизия (Aplysia californica) — один из удобнейших объектов для изучения деятельности нервной системы. Нервная система аплизии состоит всего из 20 тысяч нейронов, которые настолько велики, что их можно различить невооружённым глазом. Некоторые базовые биохимические принципы работы нервной системы имеют общие черты у всех организмов, так что данные, полученные от моллюска, вполне могут быть применимы к высшим животным. И вот аплизия вновь послужила во славу науки: исследователи из Техасского университета (США) с её помощью выяснили, что неравномерность временных интервалов между стимулами улучшает обучение.

Если улитку напугать, она отвечает сокращением жабр и сифона; если неприятный стимул повторить несколько раз, животное выработает к нему повышенную чувствительность и реакция на стимул окажется более длительной. Обычно, когда исследователи хотят обучить улитку чему-нибудь, они несколько раз подвергают её действию какого-нибудь стимула, причём через равные промежутки времени. Исследователи решили выяснить, что изменится, если улитка будет получать сигналы по принципиально иному расписанию.

«Расписание уроков», которое нейрофизиологи использовали в своих экспериментах, было отнюдь не хаотическим. Анализ стимула и его запоминание сопровождаются в нейронах активацией множества белков. В случае аплизии имеют место два биохимических каскада, которые последовательно включают всё новые и новые белки. Один из этих каскадов более быстрый, другой — помедленнее, но суть их работы сводится к тому, что в строго определённое время нейрон располагал определённым набором белков, которые как раз и обеспечивают запись события в память.

Синтез этих белков начинается в ответ на стимул. И тогда можно предположить, что для второго стимула может быть более благоприятное время, когда новая волна активации генов войдёт, так сказать, в резонанс с предыдущей и улучшит запоминание — то есть, грубо говоря, улучшит «запоминательный» белковый профиль в клетке. На основании данных о генно-белковой динамике учёные построили математическую модель, которая и позволила разработать для улитки «расписание уроков».

Одну группу аплизий стимулировали, как обычно, через равные промежутки времени. Друга получала первые три стимула с интервалом в 10 минут, четвёртый — через пять минут после третьего, последний, пятый, — через полчаса после четвёртого. И такая нерегулярность значительно улучшила запоминание улиткам сигнала опасности. Моллюски, обученные по стандартной методике, забывали выученное уже через пять дней после курса, тогда как те, что учился по новой методике, сохраняли память на стимул и после этого срока. Результаты эксперимента учёные опубликовали в журнале Nature Neuroscience.

Пожалуй, это тот редкий пример научной работы, когда фундаментальная и практическая ценность полученного результата совершенно очевидны даже тому, кто весьма далёк от науки. Однако не стоит ждать по этому поводу такой уж скорой методической революции в образовании. Хотя какие-то биохимические принципы работы нервной системы у нас с улитками и общие, в нашем мозгу могут быть дополнительные факторы, которые влияют на эффективность запоминания и которые ещё ждут своей математической модели.