Neuroedukacja

Wprowadzenie

Dzięki pojawieniu się nowych technologii i sposobów neuroobrazowania – funkcjonalnego rezonansu magnetycznego i tomografii komputerowej – możliwe stało się zajrzenie w głąb mózgu, a ściślej – zobaczenie, jak on pracuje, ucząc się. Przekonano się naocznie, że niektóre style nauczania i uczenia się są mniej lub bardziej przyjazne mózgowi. W efekcie narodziły się nowe subdyscypliny pedagogiki, zwane neurodydaktyką, neuropedagogiką czy nauczaniem kompatybilnym z możliwościami mózgu.

Jako pierwszy pojęcia neurodidacticsużył w 1988 roku profesor matematyki Gerhard Preiß. Opracowując podstawy nowej subdyscypliny, wyszedł z założenia, że można przenieść i zastosować wyniki współczesnych badań mózgu (zwłaszcza neuroobrazowania) w dydaktyce i pedagogice. W jego opinii neurodydaktyka powinna zajmować się procesem kształcenia, uwzględniając ogromne znaczenie warunków, w których ten proces może być najefektywniejszy. Niezmiernie ważne jest tu stwierdzenie, że plastyczność mózgu (tzw. neuroplastyczność) i zdolność do uczenia się w ciągu całego życia człowieka pozostają w trwałym związku. Wyniki badań mózgu pozwalają na dokładniejsze eksplorowanie tej korelacji. Przedmiotem zainteresowań neuropedagogów i neurodydaktyków jest wykorzystanie wiedzy o pracy mózgu do zmiany metodyki nauczania, a w konsekwencji – zwiększenie skuteczności kształcenia i uczenia się. Chociaż wiele procedur stosowanych w ramach neuroedukacji nie sprawia wrażenia rewolucyjnych, to jednak przyczyniły się one do rewizji wielu wcześniej wykorzystywanych metod nauczania.

Spora grupa adwersarzy neurodydaktyki czy neuropedagogiki określa je jako „stare wino w nowej butelce”. Po części tak jest w istocie, jednakże monitorowanie pracy mózgu podczas uczenia się pozwala niewątpliwie na bardziej precyzyjne planowanie, selekcjonowanie i tworzenie skuteczniejszych oddziaływań pedagogicznych. Dzięki neurobrazowaniu pojawiły się olbrzymie szanse weryfikacji dotychczas stosowanych metod kształcenia. Umożliwia to zarazem odrzucanie tych mniej efektywnych, często nużących czy po prostu męczących mózg, i tym samym nieprzynoszących spodziewanych rezultatów.

Ostatnio w związku z trudnością wyboru kierunków kształcenia w szkołach średnich czy wyższych – i zdobycia pracy po ich ukończeniu – czy już nawet w szkole podstawowej lub gimnazjum coraz częściej używa się takich pojęć jak humanista bądź umysł ścisły. W uproszczeniu humanista to ktoś, kto wykazuje się wyobraźnią, wolnym od schematyzmu myśleniem i zmysłem artystycznym (niewątpliwie niewłaściwe jest nazywanie kogoś humanistą tylko ze względu na jego awersję do przedmiotów ścisłych). „Ścisłowiec” natomiast to osoba, dla której zadania logiczne czy matematyczne nie są problemem, potrafi ona je analizować i rozwiązywać. Jest to jednak zbyt prosty i ogólnikowy podział, gdyż za każdą z tych dyspozycji stoją funkcje, za które są odpowiedzialne określone części i obszary w naszym w mózgu. Właśnie dzięki neuroobrazowaniu możemy przekonać się, które z nich są intensywniej aktywizowane podczas zajęć z przedmiotów ścisłych (matematyki, fizyki czy chemii), a które w czasie lekcji z przedmiotów humanistycznych (języka polskiego, historii czy filozofii).

Każdy z nas wie, że ludzki mózg składa się z dwóch półkul – lewej i prawej. Lewa, określana potocznie jako „matematyczna”, odpowiada za rozumienie mowy (ośrodek Wernickego) i tworzenie słów (ośrodek Broki), dominuje przy logicznym myśleniu, operacjach liczbowych czy postrzeganiu czegoś jako sumy szczegółów i hierarchizowaniu. Prawa zaś, nazywana „artystyczną”, odpowiada za intuicję, wyobraźnię, marzenia, kolory, postrzeganie obrazu jako całości, nasze umiejętności interpersonalne (społeczne) i jest ściślej zintegrowana z układem emocji. Przewaga określonej półkuli mózgowej powoduje, że z większą łatwością radzimy sobie z wykonywaniem pewnych zadań z preferowanej przez nas (czy raczej przez nasz mózg) dziedziny. Zostało to ustalone przez neurofizjologów badających te aspekty już w XIX wieku, zwłaszcza poprzez obserwacje zachowań osób z uszkodzoną półkulą mózgową (np. po udarze niedokrwiennym).

Współczesne badania nad mózgiem – przy użyciu tomografii komputerowej i funkcjonalnego rezonansu magnetycznego – zdają się jednak temu przeczyć, wskazując, że każda czynność czy zadanie aktywizuje obie półkule i nie jest możliwe rozwijanie czy „ćwiczenie” każdej z nich oddzielnie.

Podobnie do niedawna bardzo rozpowszechniony był mit, że predyspozycje półkulowe uczniów wpływają na jakość czy sposób uczenia się oraz przyswajanie przez nich nowej wiedzy. Zgodnie z nim wyraźnie większe znaczenie w szkolnym kształceniu, począwszy od pierwszych lat nauki, ma lewa półkula; przy jej udziale dzieci uczą się myśleć schematycznie, poznają zasady logiki, uczą się poprzez słuchanie i powtarzanie materiału, poszukują rozwiązań dokładnie opracowanych zadań czy odpowiedzi na dość jednoznacznie sformułowane pytania. W związku z tym dzielono uczniów (czy w ogóle ludzi) na lewolub prawomózgowców (lub półkulowców), w zależności od tego, czy preferują w działaniu rozumowe, analityczne strategie poznawcze, czy też raczej intuicyjne, holistyczne. Co prawda indywidualne różnice w stopniu pobudzania mózgu istnieją, ale dotyczą poszczególnych obszarów specyficznie zaangażowanych w określone zadanie, a nie półkul jako całości. Istnieje również pewna specjalizacja półkul, czego doskonałym przykładem jest umiejscowienie ośrodków mowy (Wernickiego i Broki) w lewej półkuli, chociaż prowadzenie rozmowy wymaga już współdziałania obu półkul. Co więcej, pełne odrzucenie podziału na analityczną prawą półkulę i twórczą lewą nie jest jeszcze w pełni uzasadnione, gdyż metody neuroobrazowania są dalekie od doskonałości. Obraz, który dzięki nim otrzymujemy, nie dotyczy bowiem bezpośrednio aktywności metabolicznej czy przepływu krwi w poszczególnych strukturach, lecz tylko zmian, jakie w tych procesach zachodzą pod wpływem dokonywanych przez badaczy (neuronaukowców) modyfikacji sytuacji zadaniowej.

Dziwi fakt, że nie tak często pojawiają się genialne osoby korzystające z zasobów prawej półkuli mózgowej, która odpowiada za nieschematyczne myślenie, przetwarzanie i zapamiętywanie informacji na podstawie skojarzeń i wzroku. Udowodniono to dzięki badaniom przy użyciu rezonansu magnetycznego przeprowadzanym wśród osób ujawniających wyjątkowe zdolności. Okazało się, że neurony z prawej części ich kory mózgowej były zdecydowanie bardziej pobudzone (ruchliwe, aktywne) niż u osób zaliczonych do przeciętnych. Dzięki prawej półkuli mózgowej człowiek jest w stanie przestrzennie wyobrażać sobie dany problem czy rzecz oraz ma świadomość ich wieloaspektowości i stopnia skomplikowania. Niekiedy bywa, że osoby ponadprzeciętne, o dużej aktywności prawej półkuli mózgowej, mają pewne deficyty dotyczące pracy lewej półkuli, co w konsekwencji utrudnia im normalne porozumiewanie się z innymi ludźmi. Do tej grupy zaliczają się tzw. sawanci (od fr. savant– uczony), u których widoczne są defekty mózgu, diagnozuje się u nich niedorozwój umysłowy lub autyzm (blisko połowa osób z zespołem sawanta to osoby autystyczne). Wyjątkowe zdolności osób z zespołem sawanta wynikają z dużej aktywności neuronów w prawej półkuli mózgu, sprzyjającej pracy twórczej (pobudzające zmysł artystyczny), zapewniającej doskonałą orientację przestrzenną i nadzwyczajną pamięć czy ułatwiającej rozwijanie zdolności lingwistycznych (językowych). Aktualnie przeanalizowano i scharakteryzowano blisko sto przypadków sawantyzmu. Jednym z najbardziej znanych jest nieżyjący już Amerykanin Kim Peek, który znał na pamięć dwanaście tysięcy książek. Mimo ogólnych zaburzeń rozwojowych potrafił podać nazwy wszystkich miast oraz sieci autostrad przecinających każde amerykańskie miasto i miasteczko, wszystkie kody pocztowe i telefoniczne numery kierunkowe. Znał historię wszystkich państw na świecie i biografie ich kolejnych władców oraz ich małżonków, a także daty ich panowania. Był w stanie na podstawie podanej daty urodzenia, już po upływie kilku sekund, podać dzień tygodnia, w którym dana osoba osiągnie 65. rok życia. Rozpoznawał ze słuchu większość utworów muzycznych, wymieniając równocześnie dokładną datę i miejsce ich skomponowania, a także datę urodzenia i zgonu ich kompozytorów. Naukowcy zajmujący się sawantyzmem za przyczynę upośledzenia uznają defekty lewej półkuli mózgu i dominujących w niej procesów, które pobudzają prawą półkulę mózgu do zwiększenia aktywności w celu kompensacji (wyrównania) brakujących funkcji. W tych okolicznościach dochodzi do pojawienia się niezwykłych umiejętności czy talentów sawantów.

Przykładem innego działania półkul mózgowych jest sam autyzm. W mózgach osób dotkniętych tym zaburzeniem dostrzeżono wiele uszkodzeń czy wad zarówno anatomicznych, jak i funkcjonalnych, ale ustalono, że żadne z nich nie są uniwersalne – nie występują we wszystkich przypadkach. Zaobserwowano jednak, że u zdecydowanej większości osób autystycznych lewa półkula nie jest tak sprawna jak u ludzi zdrowych. Prawie u wszystkich osób zdrowych do lewej półkuli dopływa więcej krwi niż do prawej, nawet gdy mózg odpoczywa. Z kolei u ludzi cierpiących na autyzm w stanie spoczynku przepływ krwi jest taki sam w obu półkulach. Ustalono również, że te ubogo ukrwione części w mózgu autystycznym odpowiadają za zdolności analityczne i językowe (komunikacyjne).

Wracając na grunt neuropedagogiki, a ściślej do roli poszczególnych ośrodków czy obszarów mózgu w procesie kształcenia i uczenia się, dowiadujemy się, że główny problem wynika z podawania wiedzy przez nauczycieli i przyswajania jej przez uczniów w sposób niewłaściwie czy nie w pełni aktywizujący potencjał obu półkul. Innymi słowy, współczesna szkoła zdaje się nie dostrzegać dobrodziejstw obu półkul mózgowych i nie potrafi odpowiednio z nich korzystać. Tymczasem, jak twierdzi Manfred Spitzer (2007), mózg ucznia to miejsce pracy nauczyciela. Dodaje on jednocześnie: „Uczniowie nie są głupi, nauczyciele nie są leniwi, a nasze szkoły nie są do niczego. Ale coś jest nie tak…”. Jedną z przyczyn tego stanu rzeczy jest prawdopodobnie to, że tradycyjnie rozumiane kształcenie przebiega przy zaangażowaniu lewej części mózgu: nowe treści są kierowane do zlokalizowanej w niej tzw. pamięci operacyjnej (krótkotrwałej), a następnie poprzez powtarzanie ich są przemieszczane i magazynowane w pamięci długotrwałej (nadzorowanej przez prawą półkulę mózgu), jednak proces odwrotny, mający służyć ich odtworzeniu (przywołaniu), trwa w zwykłym trybie względnie długo. Taki sposób przyswajania wiedzy odbywa się przy udziale świadomości, co w konsekwencji wymaga pewnego trudu. Tymczasem zaangażowanie prawej półkuli mózgu sprawia, że nowe informacje są przyjmowane nieświadomie, bez odczuwania wysiłku, a tym samym łatwiej i w krótszym czasie. W pamięci długoterminowej przechowywana jest wiedza zdobyta podczas nauki (najczęściej dzięki powtórkom) oraz wynikająca z różnych zdarzeń czy doświadczeń życiowych. Ten rodzaj pamięci jest źródłem wszelkiej wiedzy i umiejętności człowieka, dysponuje praktycznie nieograniczoną pojemnością. Dzięki większej aktywności prawej półkuli mózgu można znacznie zdynamizować proces uczenia się oraz zwiększyć i usprawnić współpracę obu części mózgu. Większe zaangażowanie prawej półkuli nie musi być jednoznaczne z osłabieniem pracy lewej półkuli, gdyż pobudzenie prawej uaktywnia dodatkowe połączenia synaptyczne (międzykomórkowe) umożliwiające współdziałanie ośrodków korowych zarówno w lewej, jak i prawej części mózgu. Z tego względu w neuropedagogice skuteczne nauczanie utożsamia się z umiejętnością łączenia pracy obu półkul mózgu. Interesujący jest fakt, że lewa półkula hamuje pracę półkuli prawej, ogranicza w efekcie odbiór niektórych bodźców dochodzących z zewnątrz. Jest to zamierzona czynność, ponieważ swoiście rozumiane „bombardowanie” impulsami zewnętrznymi mogłoby spowodować dezorientację i chaos („spustoszenie w neuronach”), tak jak to się dzieje u osób autystycznych. Można zatem uznać, że lewa półkula odgrywa rolę specyficznego filtru, który chroni mózg przed nadmiarem bodźców i w następstwie zapewnia mu prawidłową pracę.

Funkcjonowanie półkul mózgu zmienia się wraz z dorastaniem. Małe dzieci bardzo szybko – wręcz jak gąbka – chłoną nowe informacje. Jest to zasługa szybszego rozwoju prawej półkuli niż lewej. Dopiero w wieku 3,5 roku następuje zrównanie ich pracy, a potem w wieku szkolnym zaczyna dominować lewa półkula. Z tego względu z upływem lat umiejętności przyswajania nowych informacji przez uczniów (czy w ogóle przez ludzi) stopniowo słabną. Można temu przeciwdziałać, i co więcej – sprawić, że wzrośnie skuteczność uczenia się przy minimalnym wysiłku. Jednym z takich sposobów są mnemotechniki (od gr. mneme– pamięć). Pod tym pojęciem kryją się strategie sprzyjające zapamiętywaniu nowych wiadomości, ich przechowywania (magazynowania) oraz dość szybkiego ich przywoływania.

Do technik mnemotechnicznych należy np. grupowanie (kategoryzacja) elementów, czyli uporządkowanie i podzielenie ich według określonych reguł: podobieństwa znaczeniowego (analogii semantycznej) lub formalnego, skojarzenie ich z innymi elementami ułożonymi rytmicznie bądź mającymi zabarwienie humorystyczne, co ułatwia ich zapamiętanie. Stosując mnemotechniki, można znacznie zwiększyć pojemność (zakres) i trwałość pamięci. Gdy uczeń bez stosowania mnemotechniki zapamiętuje dane, takie jak szereg cyfr czy daty ważnych wydarzeń historycznych, jest uaktywniana w większej mierze czy głównie lewa półkula mózgowa. Umownie twórcza prawa półkula pozostaje pasywna. Właśnie tę bierność tak przydatnej kreatywnej prawej półkuli pomagają rozwiązać mnemotechniki. Ze względu na to, że dane abstrakcyjne są przekształcane na obrazy umysłowe, prawa półkula mózgowa jest pobudzana, co jest niezmiernie ważne, gdyż jest ona znacznie skuteczniejsza w zapamiętywaniu niż półkula lewa. Faktycznie dużo łatwiej utrwalić w pamięci obrazy niż same liczby czy inne abstrakcyjne i niekontrastowe pod względem formy informacje.

Czy jednak nowa wiedza o mózgu jest na tyle wiarygodna i wystarczająca, żeby na jej podstawie stworzyć nową strategię nauczania w szkole? Pewną próbę odpowiedzi na to pytanie podjęto w tym wieloautorskim opracowaniu.

Książka składa się z jedenastu rozdziałów. W pierwszym (autorstwa Emilii Lichtenberg-Kokoszki) przybliżono problematykę dotyczącą swoiście rozumianego „rzeźbienia mózgu” w prenatalnym i postnatalnym okresie życia. W rozdziale drugim (napisanym przez Martynę Migacz) skoncentrowano się na ustaleniu roli neuronów lustrzanych w edukacji szkolnej. W kolejnym rozdziale (opracowanym przez Rafała Podrucznego i Pawła Jureczko) zawarto treści dotyczące edukacji polisensorycznej. Dwa następne rozdziały poświęcono zastosowaniu dwóch teorii Howarda Gardnera w kształceniu, a mianowicie: inteligencji wielorakich (rozdziały autorstwa Anny Grygiel i Sylwii Płusy) i pięciu umysłów przyszłości (rozdział napisany przez Magdalenę Olchawską). W rozdziale szóstym (opracowanym przez Justynę Bujak i Annę Korbut) zamieszczono aspekty teoretycznopraktyczne kinezjologii edukacyjnej. W rozdziale siódmym (autorstwa Wiesława Sikorskiego) znajdziemy zalecenia praktyczne dotyczące wykorzystania programowania neurolingwistycznego w edukacji szkolnej. W kolejnym (napisanym przez Joannę Adamkiewicz) zaprezentowano „neuropedagogiczność” metody Montessori. Z kolei zabawa jako forma nauczania afektywnopoznawczego to przedmiot rozważań zawartych w rozdziale dziewiątym (autorstwa Moniki Kostusiak). W przedostatnim rozdziale (opracowanym przez Joannę Adamkiewicz) skupiono się na multimedialnym wspomaganiu procesu kształcenia. Rozdział ostatni (autorstwa Wiesława Sikorskiego) prezentuje zachowania nauczyciela przyjazne neuronom uczniów.

Opracowanie to powstało z myślą o dość szerokim gronie potencjalnych odbiorców, zwłaszcza o nauczycielach, pedagogach różnych specjalności, psychologach wychowawczych, socjologach edukacji i wychowania oraz specjalistach wielu innych pokrewnych dziedzin, a także studentach tych kierunków.

Wszystkim Autorom bardzo dziękuję za udział w tym przedsięwzięciu, a przede wszystkim za to, że korzystając z własnych doświadczeń i umiejętności, zechcieli podzielić się z innymi (potencjalnymi czytelnikami) własnymi przemyśleniami i refleksjami dotyczącymi neuropedagogiki.

Wiesław Sikorski

ROZDZIAŁ PIERWSZYEmilia Lichtenberg-Kokoszka Rzeźbienie mózgu

Współczesna nauka, szczególnie zaś neurodydaktyka, podkreśla, że szkoła w obecnej formule nie wspiera naturalnych procesów uczenia się i nie jest miejscem umożliwiającym indywidualny rozwój każdego ucznia. Przy czym chodzi tu nie tylko o „nieadekwatny i przestarzały” proces dydaktyczny, w którym pomija się potrzeby i możliwości współczesnych dzieci i młodzieży oraz nie dostrzega odmiennego stylu ich socjalizacji, aktywności czy sposobów poznawania świata1, ale również o same predyspozycje uczniów do odbierania, zdobywania i przetwarzania informacji wynikające z innego ukształtowania mózgu młodego człowieka (Żylińska, 2013, s. 9, 176).

Zanim jednak podjęte zostaną dyskusje o mózgach współczesnych uczniów jako elemencie niezbędnym w procesie edukacji, należy zacząć od przybliżenia informacji na temat tegoż organu2 oraz jakże istotnego procesu jego kształtowania.

1.1. Prenatalny okres życia

Samoświadomość dziecka oraz pamięć zaczynają kształtować się na długo przed urodzeniem. Już w okresie prenatalnym – w wyniku uaktywnienia zmysłów, dróg nerwowych oraz osiągania pewnej dojrzałości mózgu – dziecko zaczyna nie tylko dostrzegać określone bodźce, ale też z czasem na nie reagować, kojarzyć własne doświadczenia z uczuciami i emocjami, a nawet odczuwać przyjemność i dyskomfort.

Rozwój mózgu poczętego dziecka dokonuje się bardzo szybko. W ciągu niespełna dwóch tygodni płytka nerwowa przechodzi w rynienkę i cewę nerwową dającą początek rdzeniowi kręgowemu i mózgowi. W piątym tygodniu mózg zaczyna dzielić się wzdłuż linii środkowej, tworząc lewą i prawą półkulę. W szóstym tworzą się zawiązki wszystkich głównych jego struktur – rdzenia przedłużonego, móżdżku, wzgórza, zwojów podstawy, układu limbicznego i kory. W tym samym czasie powstaje dwanaście nerwów czaszkowych, które będą przekazywać informacje sensoryczne i motoryczne między mózgiem a oczami, uszami, ustami, nosem, twarzą i innymi strukturami ciała. Pojawia się elektryczna aktywność mózgu, co oznacza, że nie tylko rozwija się on jako organ, ale również podejmuje właściwe sobie funkcje. W siódmym tygodniu widoczne są synapsy stanowiące przejaw rozpoczynającego się procesu zapamiętywania. I choć pierwsze połączenia są przypadkowe i bezładne, a przesyłanie impulsów nerwowych nieprecyzyjne i nieefektywne, zadziwiająca jest gotowość mózgu do reakcji oraz zapamiętywania bardzo wielu różnorodnych bodźców. Ilość zapamiętanych danych jest bowiem dwukrotnie większa w stosunku do tego, czego potrzebuje człowiek w całym swoim postnatalnym życiu. Wygląda to tak, jakby mózg na wszelki wypadek chciał zapamiętać jak najwięcej, nie wie bowiem, które z informacji będą mu przydatne w dalszym życiu. Niezwykle istotne jest i to, że zapewnienie dziecku (również poczętemu) właściwej stymulacji poszczególnych zmysłów pozwala nie tylko na ich dalszy, bardziej precyzyjny rozwój, ale i na rozwój samego mózgu. Brak bodźców powoduje bowiem wygaszanie (stopniowe zamieranie) fragmentów nieaktywnych, a w konsekwencji – słabszy rozwój ośrodkowego układu nerwowego. Z tego też powodu kontakt poczętego oraz małego dziecka z określonymi bodźcami wpływa na rozwój predyspozycji, a nawet talentu w danym zakresie, natomiast brak takich bodźców decyduje o zanikaniu tych predyspozycji do tego stopnia, że po kilku, kilkudziesięciu latach życia znacznie trudniej jest nauczyć się czegoś, z czym nie miało się wcześniej kontaktu. Co istotne, proces wyłączania nieaktywnych synaps rozpoczyna się już w okresie noworodkowym i trwa do końca życia, a tempo obumierających synaps oraz ich liczba przewyższają niejednokrotnie liczbę tych, które dopiero się tworzą, a także czas ich powstawania3. Stwierdzono ponadto, że mózg zużywa więcej energii w okresie pozbywania się nieaktywnych synaps niż podczas tworzenia nowych. Na proces ten nie można jednak patrzeć jedynie w kategoriach negatywnych. Dzięki niemu bowiem procesy umysłowe przebiegają sprawniej (poprawia się jakość oraz trafność przesyłania impulsów nerwowych), choć niestety w konsekwencji, w miarę dojrzewania mózgu, stajemy się także mniej elastyczni i twórczy.

Pamiętać również należy, że mózg rozwija się rejonami (partiami) oraz etapami, a nie całościowo. Pierwsze pojawiają się funkcje bardziej podstawowe – odpowiadające np. za oddychanie czy odżywianie, a dopiero później regiony kontrolujące funkcje bardziej złożone, takie jak mowa czy rozumienie. Etapami następuje także kształtowanie się „pofałdowań, wzniesień i zakrętów” odpowiedzialnych za coraz doskonalsze przetwarzanie informacji. Podobnie rejonami i partiami odbywa się neurogeneza, czyli tworzenie, a także migracja olbrzymiej liczby komórek nerwowych oraz mielinizacja (tworzenie otoczki tłuszczowej wzdłuż włókien nerwowych). Utworzenie owego „izolatora” ma zasadnicze znaczenie dla prawidłowego oraz szybkiego przepływu informacji, a rozpoczęcie procesu mielinizacji w danym obszarze mózgu wraz z nasileniem procesu tworzenia synaps decyduje o tempie i sprawności rozwoju określonych funkcji, za które ów obszar odpowiada. I choć kolejność mielinizacji określonych rejonów jest w znacznym stopniu zdeterminowana genetycznie, niemniej proces ten może zostać zaburzony przez niekorzystne czynniki środowiskowe, takie jak niedożywienie kobiety w okresie ciąży czy samego dziecka w okresie postnatalnym4.

Pamięć prenatalna

Około siódmego tygodnia życia płodowego kształtuje się większość narządów zmysłu5 (ucho, oko, kubki smakowe, węchowe komórki nabłonkowe, receptory odpowiedzialne za odczuwanie dotyku, kanały półkoliste w uchu). Łączą się one, każdy we własnym tempie, z ośrodkowym układem nerwowym. W trzynastym tygodniu mózg poczętego dziecka ma także dość dobrze rozwinięte wzgórze (jeden z ważniejszych organów odpowiedzialnych za interpretację, integrację oraz przesyłanie impulsów nerwowych z narządów zmysłów do dalszych partii mózgu). W dwudziestym czwartym tygodniu dochodzi do tego proces kształtowania bruzd (zakrętów) w korze mózgowej, dzięki czemu dziecko zaczyna nie tylko odbierać docierające do niego informacje, lecz także je interpretować. I choć kształtowanie części bruzd jest zaprogramowane genetycznie, to jednak powstające w ostatnim miesiącu ciąży i pierwszym roku życia pofałdowania trzeciorzędne podlegają również wpływom środowiskowym. Potwierdzeniem tego jest fakt, że są one odmienne u każdego człowieka, a stopień ich pofałdowania wpływa na indywidualną zdolność jednostki do przetwarzania informacji. Im bardziej pofałdowana jest kora, tym więcej zawiera ona układów odpowiedzialnych za „opracowanie danych”. A zatem dla prawidłowej stymulacji rozwoju mózgu niezbędne jest dostarczanie zarówno poczętemu, jak i małemu dziecku stymulujących jego rozwój dźwięków, smaków, zapachów, obrazów czy ruchu. Pamiętać należy też o tym, że choć zmysły wymagają stymulacji, to jednak mózg, by poradzić sobie z interpretacją docierających do niego informacji, potrzebuje raczej spokoju6.

Ponieważ dziecko jest połączone z ciałem matki, również odbierane przez nią bodźce oraz jej interpretacja świata wpływają na kształtowanie się poczętego dziecka. To ona jako pierwsza uczy swoje dziecko, już w wewnątrzmacicznej fazie życia, tego co dobre, a co złe. Co sprawia przyjemność, a co jest szkodliwe. Czego warto poszukiwać, a czego unikać (Lichtenberg-Kokoszka, 2014 a, s. 29). Co więcej, dzięki informacjom pochodzącym od matki oraz z jej otoczenia dziecko adaptuje się do warunków panujących wewnątrz i na zewnątrz jej ciała, przygotowując się tym samym do życia w konkretnym świecie. Dieta i poziom stresu u kobiety w ciąży zapewniają bowiem dziecku ważne wskazówki na temat dominujących warunków, w których przyjdzie mu żyć. Wynikające z tego dostrojenie się ciała i mózgu poczętego dziecka umożliwia ludziom funkcjonowanie w jakże odmiennych środowiskach życia (Lichtenberg-Kokoszka, 2014 b, s. 29).

Ponadto zdaniem wielu specjalistów zajmujących się okresem prenatalnym7 życie ludzkie zaczyna się najpóźniej w drugiej generacji przed własnym poczęciem, w domu dziadków – zarówno ze strony matki, jak i ojca. To oni bowiem przekazują potomstwu nie tylko uwarunkowania genetyczne i chromosomalne, ale również najważniejsze informacje psychospołeczne, takie jak poglądy na życie, normy moralne i etyczne, filozofię życia itd. Dzieje się to różnymi kanałami, na różnych płaszczyznach, za sprawą świadomych i podświadomych treści informacyjnych, biochemii, hormonów, bezpośrednich wpływów (Fedor-Freybergh, 2014, s. 16–17). Dlatego też (co potwierdzają coraz liczniejsze badania epigenetyczne) takie czynniki, jak: wychowanie, miłość, pożywienie, stres, hormony, głód, przeżycia w łonie matki, zatrucia, terapie psychologiczne, nikotyna, niecodzienne obciążenia, trauma, klimat, tortury, sport i wiele innych, mogą zaprogramować bądź przeprogramować nie tylko nasze komórki, ale i komórki naszego potomstwa (Spork, 2011, s. 13). Dzięki przełącznikom epigenetycznym8 zyskują one bowiem „pamięć” decydującą o tym, jaki będzie dalszy tor ich rozwoju, jaki będą miały potencjał w sensie pozytywnym i negatywnym. Należy przy tym podkreślić, że wspomniane przełączniki epigenetyczne reagują w sposób dynamiczny na zmiany zachodzące w otoczeniu. Dzięki temu dostosowanie się żywej istoty do środowiska życia jest zarówno elastyczne, jak i trwałe, a bodziec, który już dawno wygasł, może wpływać na funkcjonowanie człowieka nawet wiele lat po jego wygaszeniu, wspierając bądź utrudniając funkcjonowanie danej jednostki i/lub jej potomstwa9.

Mówiąc o pamięci prenatalnej, nie sposób także, choćby pobieżnie, nie wspomnieć o tym, w jaki sposób może ona wpływać na procesy edukacyjne w okresie postnatalnym. Najbardziej interesujący jest dla nas zmysł słuchu. Poczęte dziecko bowiem nie tylko słyszy i reaguje, ale też zapamiętuje linię melodyczną wypowiedzi czy nawet całe utwory muzyczne. Co więcej, otoczenie dziecka bogactwem dźwięków wpływa nie tylko na rozwój tego zmysłu, ale i samego mózgu. Stwierdzono ponadto, że najbardziej stymulujący dla rozwoju dziecka jest głos męski10, przygotowujący mózgowe ośrodki mowy do nauki języka ojczystego i języków obcych11. Ogromne znaczenie mają także dźwięki pochodzące z matczynego ciała, a zwłaszcza rytmiczne bicie jej serca. Okazuje się bowiem, że „rytm” ułatwia uczenie się i zapamiętywanie. A zatem odpowiednio dobrany podkład muzyczny, stukanie ołówkiem czy chodzenie podczas nauki są elementami korzystnymi dla procesu edukacyjnego12.

Warto w tym miejscu wspomnieć również o dotyku oraz zmyśle równowagi. Okazuje się bowiem, że oba doznania (dotykania i bycia dotykanym) oraz zmiany położenia ciała są niezbędne dla rozwinięcia poczucia własnego ciała, umiejętności ruchowych, rozumienia świata fizykalnego, zdrowia fizycznego i dobrego samopoczucia oraz ukształtowania optymistycznego nastawienia do świata. Badania wykazały, że aktywność fizyczna (zwłaszcza regularna) stabilizuje poziom dopaminy, podnosząc nastrój i obniżając ryzyko depresji. Narząd równowagi odgrywa także ważną rolę w rozwoju funkcji umysłowych, czuciowych i ruchowych, wpływając na zdolności motoryczne, emocjonalne, spostrzegania, uwagi, uczenia się, a nawet mowy. Prawdopodobnie z tego właśnie powodu jest to jeden z najwcześniej dojrzewających w okresie prenatalnym zmysłów13, a sam ruch jest wpisany w podstawową potrzebę rozwojową każdego dziecka14. Działaniem korzystnym dla rozwoju układu przedsionkowego oraz samego mózgu jest zatem kołysanie, bujanie, huśtanie, podskakiwanie, wirowanie w kółko, okręcanie się wokół własnej osi. Okazuje się, że dzieci uspokajane przez rodziców poprzez stymulację zmysłu równowagi baczniej obserwują otoczenie, szybciej przyswajają informacje oraz lepiej się uczą15.

1.2. Geny a środowisko

Analizując teorie dotyczące czynników wpływających na rozwój człowieka, nietrudno zauważyć dwa skrajnie przeciwstawne stanowiska. Według jednego (behawiorystycznego) całkowity (i jedyny) wpływ na nasze losy ma wychowanie. Behawioryści traktują noworodka jako tabula rasa i twierdzą, że jego funkcjonowanie uzależnione jest jedynie od zdobywania wiedzy i doświadczenia metodą „prób i błędów”. I że to dzięki wzmocnieniu pozytywnemu i negatywnemu (nagrodom i karom) w trakcie interakcji z innymi ludźmi oraz z otaczającymi nas przedmiotami stajemy się tymi, kim jesteśmy. Według drugiego stanowiska – genetycznego – los człowieka jest zdeterminowany w przeważającej mierze genami odziedziczonymi po przodkach, a my jako rodzice i nauczyciele niewiele możemy zrobić, by te pierwotne predyspozycje zmienić.

Tymczasem współczesne dowody naukowe świadczą o tym, że od pierwszego podziału zapłodnionej komórki jajowej rozwój mózgu jest subtelnym połączeniem oddziaływań genów i środowiska. I tylko wtedy, gdy zrozumiemy każdą z tych delikatnych interakcji, możemy pojąć, w jakim stopniu oba czynniki wpływają na indywidualność każdego człowieka. Chociaż bowiem porządek i kolejność stadiów rozwoju układu nerwowego jest zaprogramowana genetycznie (wszak dzieci na całym świecie osiągają kolejne „kamienie milowe” swojego rozwoju w tym samym tempie), to jednak jakość tego rozwoju kształtują już czynniki środowiskowe. Każdy dotyk, ruch, emocja przekłada się na aktywność elektryczną i chemiczną, które zmieniają genetyczny pęd do przodu, subtelnie modyfikując sposób, w jaki połączone są ze sobą obwody nerwowe w mózgu dziecka. Komórki nerwowe są bowiem zadziwiająco plastyczne. Sam mózg zaś jest kształtowany w sensie dosłownym przez wszystkie doświadczenia. Każda myśl pozostawia ślad w konkretnych obwodach nerwowych, modyfikując sposób, w jaki rejestrowane będą w przyszłości kolejne informacje. Mózg jest bowiem żywą, dynamiczną tkanką, która ciągle się udoskonala, aby sprostać coraz to nowszym wymogom sensorycznym, motorycznym, emocjonalnym i intelektualnym, uruchamiając w miarę potrzeby te czy inne obwody nerwowe, łącząc je i dostrajając do stojącego przed nim w danej chwili zadania (Eliot, 2010, s. 13).

Choć już wiemy, że mózg zachowuje zdolność do rozwoju przez całe życie, to najbardziej plastyczny jest on w okresie prenatalnym oraz na etapie wczesnego dzieciństwa16. Doświadczenia dziecka mają bowiem wpływ na wszystkie istotne udoskonalenia jego połączeń mózgowych – na pojawienie się i rozgałęzienie dendrytów, selekcję synaps, a nawet mielinizację. Kiedy jednak dany rejon mózgu przejdzie przez stadium udoskonalenia, okres decydujący o jego rozwoju kończy się i możliwości zmiany tych połączeń znacznie się kurczą17. Początek tworzenia się połączeń w konkretnym rejonie mózgu (okres nadprodukcji synaps) wyznacza pojawienie się pewnej zdolności, jednak ogólna jakość czy poziom tej zdolności ustala się w drugim okresie – w czasie eliminacji zbędnych synaps. Właśnie wtedy bowiem doświadczenia dziecka decydują o tym, które połączenia zostaną zachowane, a w konsekwencji – jak mózg zostanie na stałe przysposobiony do pewnych sposobów myślenia, postrzegania i działania. Dopóki w mózgu jest nadmiar synaps, dopóty pozostaje on plastyczny i może dalej rozwijać się w różnych kierunkach. Kiedy jednak nadliczbowe synapsy znikną, kończy się możliwość jego kształtowania i musi on dalej radzić sobie z istniejącymi obwodami.

1.3. Okres postnatalny

Dziecko przychodzi na świat ze zdolnościami i predyspozycjami umysłowymi idealnie dopasowanymi do jego potrzeb w pierwszym okresie życia. Jego mózg jest wprawdzie mały, ale nie jest on miniaturową wersją mózgu człowieka dorosłego. Układ nerwowy dojrzewa stopniowo, według ustalonego przez naturę planu (od „ogona”, a na głowie kończąc). W chwili narodzin rdzeń kręgowy i pień mózgu (struktury mieszczące się w dolnej części mózgowia), kontrolujące wszystkie najważniejsze funkcje organizmu, są prawie całkowicie rozwinięte. To one odpowiadają za przetrwanie, wzrost i nawiązywanie więzi z opiekunami. W miarę rozwoju kontrolę nad życiem noworodka i niemowlęcia przejmują obszary znajdujące się w górnych partiach mózgu – móżdżek i zwoje podstawy (biorące udział w kierowaniu ruchami), układ limbiczny (kierujący emocjami i pamięcią) oraz kora mózgowa (ośrodek wszystkich zachowań dowolnych, świadomych przeżyć i zdolności racjonalnych). Kora pozostaje w momencie narodzin najmniej uformowaną częścią mózgu. Rozwija się ona najwolniej i najbardziej nierównomiernie ze wszystkich struktur mózgu. Wprawdzie jej obszary czuciowe, a później i ruchowe, dojrzewają stosunkowo wcześnie, jednak w dużych rejonach płatów potylicznych, skroniowych i czołowych, zwanych korą asocjacyjną wyższego rzędu, eliminacja zbędnych synaps i mielinizacja aksonów trwa niemal do końca dwudziestego roku życia. Znajdują się tam obwody odpowiedzialne za najbardziej wysublimowane procesy opracowywania informacji i skomplikowane czynności umysłowe (mowę, uwagę, ocenę sytuacji, planowanie, emocje i rozumowanie). Z tego powodu ludzie potrzebują tak wiele czasu, aby osiągnąć prawdziwie dojrzały sposób myślenia18.

W miarę stopniowego dojrzewania w pierwszych miesiącach i latach po urodzeniu dziecko staje się zatem coraz bardziej pojętne i świadome swojego istnienia. Jego myśli i wypowiedzi stają się spójne i logiczne, z czasem zawierają wątek czasoprzestrzenny oraz element wnioskowania. Potrafi ono podjąć trud planowania swoich działań oraz przewidywania ich pozytywnych i negatywnych konsekwencji. Zaczyna dostrzegać emocje własne oraz innych osób i próbuje nad nimi zapanować. Niemniej pamiętając wciąż, że rozwój człowieka to kompilacja natury i kultury, musimy uwzględnić i to, że osoby (w tym dzieci), które mają ograniczony dostęp do bodźców i stymulujących ich rozwój sytuacji, będą mniej sprawne w zakresie jednej bądź wielu predyspozycji. Te zaś, którym dana jest mniej ograniczona eksploracja świata, rozwiną w większym stopniu swoje wrodzone predyspozycje.

Dziecko uczy się bowiem przede wszystkim podczas działania, powtarzając wielokrotnie te same czynności19, podejmując nieustannie starania zdobycia kolejnych umiejętności umożliwiających mu wejście na wyższy poziom rozwoju. Co więcej, mózgi dziecięce wciąż szukają dla siebie odpowiednich bodźców, są głodne nowości i zmian, ponieważ tylko te zapewniają im rozwój. Wszystko, co nowe, nieznane, nietypowe, tajemnicze, nie do końca wyjaśnione, przyciąga uwagę. Dzieje się tak, ponieważ pamięć operacyjna jest stosunkowo mała, a zatem dopiero kiedy hipokamp oceni informację jako nową i ciekawą, mózg zabiera się do jej opracowania, pozwalając tym samym na jej zapisanie w pamięci długotrwałej (Żylińska, 201420).

U niemowląt i małych dzieci można zauważyć jeszcze jeden proces, a mianowicie naśladowanie (początkowo niemal bezkrytyczne21) sposobów działania i zachowania innych osób. Odpowiedzialne za to są neurony lustrzane, dzięki którym dziecko zbiera pierwsze doświadczenia związane z uczeniem się. Ponadto bez komórek lustrzanych nie byłoby ani intuicji, ani empatii. Umożliwiają one bowiem zrozumienie siebie jako istoty funkcjonującej wśród ludzi oraz własnych działań i doznań (Bauer, 2008, s. 70–71). Eksperymenty pokazują również, że obserwacja określonej czynności poprawia zdolność jej samodzielnego wykonania, a także gotowość do jej powielenia. Obserwowanie zachowań ludzi w określonej sytuacji pozwala także na zdobycie kompetencji z zakresu empatii, wpływając na rozwój inteligencji emocjonalnej.

Tymczasem do szkół trafia coraz więcej dzieci ze znaczącym defektem w zakresie współodczuwania i empatii, które nie są niczym innym jak defektem w zakresie odzwierciedlania. Dzieci, które nie doświadczyły wystarczającego wczuwania się w ich sytuacje i potrzeby i które nie doznały czułości na odpowiednim etapie rozwoju, nie zebrały odpowiedniej liczby doświadczeń. Ich mózg nie jest zatem odpowiednio ukształtowany (do doznawania i okazywania współczucia). Empatia nie jest wrodzona, układ neuronów lustrzanych w chwili narodzin jest bowiem niedojrzały i niezróżnicowany. Jeśli zatem rodzice nie wykorzystają szansy na nawiązanie relacji z dzieckiem bezpośrednio po narodzinach i w pierwszych latach życia, może to doprowadzić do upośledzenia tego układu, a w konsekwencji do deficytów w kształtowaniu prawidłowego „poczucia siebie”22, zdolności wchodzenia w relacje z innymi oraz uczenia się23. Na szczęście deficyty w zakresie empatii i odzwierciedlania można do pewnego stopnia korygować. Dzięki odpowiednim programom treningowym i przy współpracy z dzieckiem (oraz rodzicem) można je nieco uzupełnić (Bauer, 2008, s. 69–70).

1.4. Uczenie uwzględniające potrzeby i możliwości mózgu

Kolejnym – jakże istotnym – warunkiem efektywnego uczenia się jest aktywność własna jednostki. Nie jest to zadanie proste, ponieważ każde dziecko rozwija się według własnego indywidualnego, warunkowanego genetycznie i środowiskowo schematu. To, co będzie ciekawe dla jednych, będzie zupełnie nieinteresujące, a nawet nieprzydatne dla innych. Tymczasem rozwiązanie wydaje się nader proste. Przebywając w bogatym w bodźce środowisku, dzieci same wybiorą sobie aktywność i zadania, które będą dostosowane do ich potrzeb, możliwości i poziomu rozwoju24. Należy jednak pamiętać, że dla prawidłowego funkcjonowania mózg potrzebuje także chwil wyciszenia. Jeśli zatem dziecku przyjdzie żyć w otoczeniu szybko zmieniających się bodźców, będzie ono miało trudności ze skupieniem uwagi na jednej rzeczy czy osobie (Bauer, 2008, s. 71). Tymczasem tym, co usprawnia proces uczenia się, jest właśnie koncentracja uwagi. Dzięki niej dzieci nie tylko lepiej się rozwijają, bardziej interesują się otoczeniem, mają bogatsze słownictwo, ale także posiadają wyższy iloraz inteligencji. Zachęcanie do skupienia uwagi nawet w okresie wczesnego dzieciństwa rozwija bowiem wytrwałość i motywację, tak istotną na dalszych etapach poznawania świata (Eliot, 2010, s. 615–616).

Następnym niezwykle ważnym elementem jest przyjazna atmosfera panująca podczas procesu edukacyjnego. Badacze zajmujący się neuronami lustrzanymi stwierdzili bowiem, że nasz mózg nastawiony jest na dobre relacje społeczne i w takich warunkach najlepiej pracuje (Bauer, 2008, s. 127). Uwalniana wówczas dopamina ułatwia uczenie się i zapamiętywanie. Stanowi także dla ucznia największą nagrodę25. Stres26 natomiast – jako efekt negatywnej samooceny oraz niechęci i krytyki posiadanych cech czy wręcz deficytów – aktywizuje ciało migdałowate27. W efekcie następuje hamowanie, a nawet blokada procesu uczenia się.

Stwierdzono ponadto, że pozytywna atmosfera podnosi poziom motywacji do nauki28. Jeśli dziecko (uczeń) widzi, że rodzic (nauczyciel) dostrzega jego indywidualność, że ma pomysł, jak rozwijać jego predyspozycje, sam z chęcią włącza się w proces własnego rozwoju, i to nie tylko jako osoba ucząca się, ale również tworząca plan owego rozwoju. Jak twierdzi Marzena Żylińska (2013, s. 148), uwolnienie pełnego potencjału uczniów możliwe jest tylko wtedy, gdy ci słuchają i są słyszani, gdy patrzą i są dostrzegani, gdy rozumieją i są rozumiani. Bez tego nie ma dostrojenia i współbrzmienia, a zatem efektywnej nauki. Dlatego by uczniowie mogli wykorzystać potencjał i siłę swoich mózgów, muszą mieć możliwość wykazania się swoimi naturalnymi uzdolnieniami i predyspozycjami. I choć to biologia wyznacza górny pułap tego, co możemy w życiu osiągnąć, proces rozwoju byłby niemożliwy bez doświadczenia, czyli wpływów środowiska.

Warto