Недавние исследования показывают, что успехи в образовании можно предсказать на основе различий в наших генах. Но означает ли это, что гены накладывают ограничения на академический потенциал человека? Или эти результаты просто отражают то, как стандартизированные образовательные системы вознаграждают одни врожденные стили обучения и способности за счет других?
Новое исследование Калифорнийского университета в Сан-Франциско, проведенное на певчих птицах, поддерживает вторую интерпретацию, показывая, что то, что на первый взгляд кажется генетическими ограничениями способности птиц к обучению пению, может быть в значительной степени устранено путем адаптации инструкций, чтобы лучше соответствовать врожденным предрасположенностям птиц..
Исследователи в области образования уже давно выступают за адаптацию обучения в классе к конкретным стилям обучения разных учащихся. Однако тщательно контролируемые исследования, демонстрирующие преимущества этого подхода, не дали окончательных результатов.
«Распутать влияние генов и опыта на образовательные достижения людей чрезвычайно сложно», - сказал Майкл Брейнард, доктор философии, профессор физиологии и психиатрии и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза в Центре интегративной неврологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «Преимущество изучения этого типа обучения у певчих птиц заключается в том, что в наших экспериментах мы можем тщательно контролировать как генетический фон отдельных птиц, так и инструкции, которые они получают».
Самцы бенгальских вьюрков рано учатся петь, подражая песням своих отцов. Это приводит к тому, что уникальные семейные варианты песни этого вида передаются из поколения в поколение от отцов к сыновьям. Например, некоторые семейства птиц, как правило, более медленные, чем в среднем, певцы, в то время как другие предпочитают более энергичные мелодии в быстром темпе. Брейнард и другие исследователи уже давно изучают это очевидное «культурное обучение» как модель того, как человеческие дети учатся языку и другим сложным формам поведения у своих родителей.
Когда Дэвид Метс, доктор философии, присоединился к лаборатории Брейнарда после получения докторской степени в области генетики, он хотел задать вопрос другого рода: как генетическая предрасположенность и ранний жизненный опыт объединяются, чтобы сформировать поведение человека?
В исследовании, проведенном в 2018 году, Мец и Брейнард показали, что различия в темпе песни между гнездами бенгальских вьюрков являются, по крайней мере, частично генетическими: молодые птицы, как правило, поют в том же темпе, что и их отцы, даже если они никогда не слышали своего пения. песня отцов. В своем новом исследовании, опубликованном 10 сентября 2019 года в eLife, Брейнард и Метс обратились к вопросу о способностях к обучению. Они заметили, что некоторые молодые птицы легко подхватывают песню взрослого «наставника», в то время как другие с трудом подстраиваются под структуру песен, которые они слышат. Были ли эти очевидные различия в способностях к обучению также генетическими, или же имело место что-то более тонкое?
Обнаружив, что существуют генетически обусловленные предубеждения в темпе песни, которые различаются в разных семьях и передаются по наследству, мы заинтересовались идеей, что, если бы мы могли понять эти предубеждения, мы могли бы использовать их, чтобы влиять на результаты обучения., - сказал Мец.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи подвергли молодых птиц, которые никогда не слышали песни своего отца, компьютеризированной обучающей программе, которая проигрывала синтетическую, экспериментально контролируемую версию типичной песни этого вида.
Исследователи сначала использовали компьютеризированную обучающую программу, чтобы дать всем птицам "универсальную" репетиторскую песню, которая отражала среднюю структуру песни и темп, характерные для колонии вьюрков в лаборатории Брейнарда. Они обнаружили, что только птицы из семей, которые долгое время предпочитали петь в этом среднем, промежуточном темпе, были способны эффективно выучить эту «стандартизированную» песню, в то время как птицы, семейная история которых пела быстрее или медленнее, не могли ее усвоить. точно.
Напротив, когда исследователи представили птицам синтезированную песню-наставник, адаптированную к их генетическому фону, песни в более медленном темпе для птиц из гнезд с медленным пением, в среднем темпе для птиц из гнезд, поющих в среднем, и в более высоком темпе для птиц из гнезд с медленным пением. птицы из быстро поющих гнезд - все птицы оказались способными точно выучить песню.
Удивительно, но птицы из семей с медленным пением, которые хуже всех улавливали структуру среднего темпа песни колонии, справились так же хорошо, как и птицы со средним темпом, и даже лучше, чем птицы с быстрым темпом. когда группам были представлены песни, соответствующие их семейным историям.
Результаты показывают, что многое из того, что первоначально казалось генетически обусловленными различиями в способности к обучению, на самом деле объяснялось несоответствием между генетической предрасположенностью птиц и их ранним жизненным опытом. средняя песня в колонии оказалась полностью способной к обучению, когда им предъявлялся стимул, адаптированный к их семейному происхождению.
«В этом исследовании мы смогли продемонстрировать важность соответствия обучения генетике, используя простые песни птиц», - сказал Метс. «Мы думаем, что подобные взаимодействия между генетической предрасположенностью и ранним жизненным опытом, вероятно, будут одинаково важны для сложного человеческого поведения».
Брейнард, также член Института неврологии Калифорнийского университета им. Ценится то, что природа и воспитание не просто складываются независимо друг от друга - они взаимодействуют. Мы видим это на наших певчих птицах, где правильное соответствие между врожденной предрасположенностью и ранним жизненным опытом определяет результаты обучения. Понимание влияния этих взаимодействий между генами и опытом важно, чтобы избежать неправильного толкования результатов генетических исследований человека».
Метс и Брейнард в настоящее время изучают конкретные генетические варианты, которые определяют различия в предрасположенности семей вьюрков к разучиванию более быстрых или медленных песен, что является частью всеобъемлющей цели лаборатории - понять, как гены и опыт вместе формируют мозговые цепи, лежащие в основе комплекса. поведение, которое в конечном итоге лежит в основе индивидуальности животного.
Метс и Брейнард являются единственными авторами и соавторами нового исследования. Исследование было поддержано Медицинским институтом Говарда Хьюза, премией Программы прорывных биомедицинских исследований от Фонда семьи Сандлер и Фондом медицинских исследований Джейн Коффин Чайлдс.