Влияние цифровых технологий на когнитивные способности человека (обзор)

Цифровые технологии нашли свое применение во многих, если не во всех сферах жизнедеятельности: будь то обучение, работа, развлечения, межличностное общение, досуг. При этом всё больше исследований говорят о различных изменениях когнитивных функций в процессе приспособления человека к всеобщей цифровизации общества, особенно в процессе роста и развития детского организма.

Информационные компьютерные технологии около шестидесяти лет используются в образовании, но, несмотря на это, вопрос о целесообразности их применении в педагогике остается актуальным и в настоящее время.

В работе J.S. Hutton с соавторами (2020) исследовали различия в структурной целостности белого вещества головного мозга до- школьников в зависимости от длительности использования экранных медиа по результатам диффузионно-тензорной визуализации и когнитивного тестирования [1]. В случае, если дети взаимодействовали с экраном дольше, чем рекомендовано Американской академией педиатрии, у них отмечался более низкий уровень фракционной анизотропии и высокий показатель радиальной диффузии. Полученные данные свидетельствуют о снижении микроструктурной организации и миелинизации трактов белого вещества головного мозга, которые поддерживают речь и возникающие навыки грамотности у детей дошкольного возраста.

Ю.В. Батенова (2019) по результатам своего исследования отметила, что использование детьми старшего дошкольного возраста цифровых технологий положительно влияло на развитие их когнитивных функций, в частности памяти, внимания и речевых функций, определяющих уровень успеваемости обучающегося. Однако полученный эффект, как отмечает автор, наблюдался при использовании цифрового устройства (компьютер) в оптимальном временном диапазоне [2].

Различия в структуре интеллекта обучающихся посредством гаджетов и традиционных учебных пособий изучали у младших школьников г. Екатеринбурга. Дети, обучаемые без гаджетов, работали более внимательно и успевали выполнять все задания по плану урока, более продуктивно перерабатывали информацию. Им свойственно логическое понятийное мышление. Школьники, обучающиеся посредством гаджетов, вначале работали быстро и безошибочно, но постепенно скорость снижалась и увеличивалось количество ошибок. Для них характерно образное восприятие материала без глубокого его осознания, затруднено выделение его смысла. Результаты своего исследования авторы рекомендуют педагогам и психологам в вопросе формирования индивидуального развития интеллекта младшего школьника [3].

О.А. Догуревич и Г.А. Сугробова (2017) выявили, что работа на персональных электронно-вычислительных машинах в рамках школьных уроков информатики ведет к функциональному напряжению механизмов восприятия. Это находило отражение в снижении подвижности нервных процессов и соответствующем уменьшении объемов зрительной памяти в значительном проценте случаев. Работа с текстовым и графическим редакторами, требующая высокого уровня концентрации и устойчивости внимания, неизбежно влекла за собой значительную нагрузку на организм подростков и приводила к утомлению процесса восприятия [4].

Ю.Н. Гут с соавторами (2021) изучали когнитивные процессы школьников 6-х классов двух школ г. Белгорода. В одной из школ обучение происходит традиционным способом, а в другой – используются преимущественно информационные технологии. Результаты оценки уровня интеллектуального развития посредством методики сложных аналогий показали, что в случае использования информационного обучения логическое мышление школьников снижено, они испытывают трудности в понимании аналогий между абстрактными понятиями, их рассуж- дения нелогичны. Однако тестирование на умственную работоспособность выявило более высокий ее уровень, устойчивость и пе-реключаемость внимания у школьников из цифровой образовательной среды в сравнении с обучающимися по традиционной схеме. Также между группами обследуемых обнаружено отличие в отношении к обучению. Учащиеся традиционной школы были более мотивированы на достижение результатов и демонстрировали высокий уровень познавательной активности [5].

В исследовании, проведённом В.Ф. Луговой (2020), были изучены характеристики памяти старшеклассников в контексте их зависимости от цифровой среды. Участники были разделены на две группы – с выраженной (1-я группа) и невыраженной (2-я группа) зависимостью от цифровых технологий. Лица первой группы гораздо лучше запоминали зрительные образы, авторы это объясняют тренировкой непроизвольной зрительной памяти во время нахождения в цифровой среде. Кроме того, у этих школьников фиксируется высокий уровень объёма внимания. Однако, несмотря на всё перечисленное, им не удавалось сохранять информацию длительное время в сравнении с результатами участников из второй группы. Следует отметить, что связь степени зависимости от цифровых технологий и уровня слуховой памяти не установлена [6].

Ряд проблем, связанных с умственной работоспособностью и мышлением учащихся в условиях цифровой среды, был обнаружен при обследовании учащихся 9–11-x классов Нижнего Новгорода. По результатам исследования для современного молодого поколения характерна высокая скорость обработки информации, но качество ее снижено. У подростков преобладает визуальное восприятие, которое присуще клиповому мышлению, а оно, в свою очередь, снижает способность к осмыслению воспринятой информации, рассуждать и обосновывать решения [7].

Превалирование цифровизации в жизни учащихся изменяет их познавательную сферу, что требует междисциплинарного подхода в разработке профилактических мер по защите подростков от негативной информации.

Т.Е. Микова (2019), изучая результативность использования смартфонов на занятиях, установила, что для лучшего запоминания информации следует вести записи и делать зарисовки во время аудиторной работы. В ее исследовании студенты первого курса были разделены на две группы: первая – без доступа к смартфонам, а вторая имела право пользоваться ими. Несмотря на очевидное преимущество второй группы в плане доступа к информации, количество правильных ответов у всех испытуемых было примерно одинаковым. Повторный опрос через неделю показал, что вопросы и ответы помнят только те студенты, которые не пользовались смартфоном во время решения задач. По результатам фронтального опроса первая группа демонстрировала лучшее усвоение материала на последующих занятиях в сравнении со студентами, которые продолжали «отвлекаться» на смартфоны во время аудиторного занятия. Однако, по мнению автора, использование смартфона удобно в ситуации самостоятельной работы, что говорит об отсутствии необходимости тотального запрета на смартфоны в образовательном процессе [8].

Неоднозначность влияния информационных технологий на когнитивные функции отмечена и в другом исследовании [9]. Среди студентов Дагестанского государственного университета в возрасте 18–22 лет по методике Э. Крепелина была выявлена прямо пропорциональная зависимость выраженности когнитивных функций от уровня информационной нагрузки. При высоком уровне последней умственная работоспособность, врабатываемость и психическая устойчивость были лучше, чем при низком уровне информационного потока. Однако анализ количества ошибок в начале и в конце тестирования показал, что в группах со средним и высоким уровнем восприятия информации количество ошибок возрастало к концу выполнения задания, что может указывать на истощаемость внимания и снижение работоспособности. Подобных изменений не обнаружено в случае низкой информационной нагрузки. В случае сильного информационного воздействия выявлены низкое значение скорости, переработки информации и коэффициента умственной продуктивности. При этом студенты затрачивали меньшее количество времени на подготовку к основной работе. На электроэнцефалограмме повышение информационного потока отражалось в увеличении спектральной мощности альфа-ритма в затылочных отведениях и сглаживании функциональной межполушарной асимметрии мозга [10].

A. Mangen с соавторами (2019) сравнивали понимание длинного текста, прочитанного в печатной книге и на цифровом носителе Kindle лицами в возрасте 24 лет. Понимание длинных текстов задействует кратковременную и долговременную память и процессы формирования связного представления модели ситуации. По результатам исследования такие показатели, как время чтения, уровень вовлеченности читателя, распознавание слов и предложений и, соответственно, внимание, уделяемое тексту, и его понимание не различались в зависимости от средств чтения. Однако мысленное представление части наиболее давно прочитанного текста было более выражено у тех, кто «читал с бумаги», чем у тех, кто читал на Kindle. Также тест реконструкции сюжета, который был направлен на мысленное представление хронологии истории, показал, что читатели печатных книг более полно и правильно воспроизводили последовательность событий, чем читатели электронных.

Таким образом, отсутствие у Kindle кинестетической и тактильной обратной связи по распределению и местоположению текстовых элементов негативно влияет на аспекты когнитивной реконструкции читателем повествовательного чтения, в частности, в отношении его временного и хронологического измерения [9].

Связь между использованием цифровых устройств и когнитивными функциями исследовалась у пожилых людей. В целом результаты исследования показали положительную связь между цифровой грамотностью и когнитивными способностями. Обследуемые, не использующие какое-либо цифровое устройство ежедневно, демонстрировали более низкие показатели скорости обработки данных, кратковременной памяти и некоторых компонентов исполнительной функции в сравнении с теми, кто ежедневно контактировал с компьютером. Значимых различий по когнитивным показателям не обнаружено в случае отсутствия повседневного использования какого-либо цифрового девайса и ежедневных действий с сенсорным экраном, если только последние дополнительно не взаимодействовали с компьютером [11].

Предполагается, что использование цифровых технологий оказывает стимулирующее влияние на когнитивную деятельность, включающую приобретение новых навыков мыш- ления более высокого порядка или инструментальной деятельности в повседневной жизни. Тем самым использование компьютера может отсрочить или предотвратить прогрессирование нарушений в когнитивной сфере.

В целях поиска новой информации и общения люди все больше времени проводят в Интернете.

Исследователи Г.У. Солдатова и А.Е. Вишнева (2019) при помощи нейропсихологических методик анализировали некоторые аспекты памяти, внимания и вербальных функций у детей разных возрастных категорий с различной интенсивностью использования Интернета. Во-первых, авторы отмечают рост экранного времени у детей разного возраста. Во-вторых, были обнаружены различия в когнитивной сфере в разных возрастных группах в зависимости от времени проведения в Интернете [12].

Дошкольники с низкой онлайн-актив-ностью в сравнении с другими группами данной возрастной категории были более продуктивны в графических навыках, имели более развитую слухоречевую память и вербальные функции, что является основой успешности их учебной деятельности. С увеличением интенсивности использования Интернета продуктивность выполнения нейропсихологических тестов детьми дошкольного возраста снижалась.

Среди младших школьников лучшие результаты нейропсихологического тестирования показывала группа со средней онлайн-активностью. Эти дети лучше контролировали весь процесс выполнения заданий, включая анализ условий заданий, усвоение алгоритма действий, переключение с одного задания на другое, меньше утомлялись. Также они имели более высокую избирательность зрительной памяти, больший объем слухоречевой памяти. Их вербальные функции были лучше сформированы. Самые плохие результаты тестирования были отмечены в группе младших школьников с высокой онлайн-активностью.

Младшие подростки (11–13 лет) разных групп демонстрировали результаты, аналогичные полученным при тестировании младших школьников.

В отношении старших подростков (14-16 лет) с разной интенсивностью использования Интернета были получены противоречивые данные. Считается, что познавательная сфера в данном возрасте уже достаточно сформи- рована и меньше зависит от цифровой активности.

На основании полученных данных авторы делают заключение о наличии оптимального времени использования Интернета дошкольниками (1 час в сутки), младшими школьниками (от 1 до 3 часов в день) и младшими подростками (3–5 часов в сутки), являющегося наиболее адекватным для их когнитивного развития и психологического благополучия [12].

В другом исследовании значимой связи использования Интернета и когнитивных способностей не было выявлено [13]. Однако чем больше времени подростки пользовались Интернетом, тем более высокий уровень депрессии у них был обнаружен.

Наличие большого количества активных пользователей Интернетом среди молодежи и все более ранняя возрастная вовлеченность в цифровое пространство отмечается и в работе А.А. Шабуновой и А.В. Короленко (2019). По результатам исследования дети, использующие ресурсы Интернета, демонстрировали более сформированные навыки мышления, памяти, внимания, воображения и цифровые компетенции. Однако данный положительный эффект ограничивался частотой использования цифровых технологий. Длительное времяпрепровождение в сети отвлекает ребенка от учебной деятельности, тем самым повышая риск неуспеваемости, нарушения интеллектуального роста и развития интернет-зави-симого поведения. В то же время авторы указывают, что дети, регулярно пользующиеся Интернетом, демонстрировали хорошую успеваемость и высокое интеллектуальное развитие. Низкие достижения в учебе имели школьники, которые совсем не пользуются интернет-ресурсами или, напротив, часто используют такие гаджеты, как компьютер, смартфон и планшет без выхода в Сеть. Данное противоречие авторы объясняют неоднозначной ролью цифровых технологий в развитии ребенка [14].

Исследование нейрональной активности людей 55–76 лет показало различия вовлеченности структур мозга в случае редкого и частого пользования Интернетом. В условиях чтения текста с монитора компьютера повышалась активность отделов мозга, контролирующих речь, чтение, память и зрительные способности. При этом значимые различия в паттерне нейрональной активности лиц, поль- зующихся Интернетом и не обладающих навыками работы в Сети, отсутствовали. Во время поиска в Интернете у обследуемых, не знакомых с Сетью, проявлялись паттерны, аналогичные при чтении текста. У опытных пользователей интернет-ресурсами отмечалась интенсивная активность нейронов в дополнительных областях, отвечающих за принятие решений, сложные рассуждения и зрение. Полученные результаты говорят о том, что поиск в Интернете может быть формой тренировки мозга [15].

На сегодняшний день совершенствование цифровых технологий и появление технических устройств позволяют человеку находиться в виртуальной реальности, обеспечивающей более глубокое погружение в происходящее, что стимулирует их внедрение в различные области человеческой деятельности.

П.В. Сорочинский (2021) оценивал эффект применения виртуальной реальности по биологической тематике в сравнении с обычным уроком с использованием электронной презентации. Старшеклассники в случае использования виртуальной реальности значимо больше воспроизводили элементов и слов, наблюдался рост числа элементов, воспроизведенных в заданной последовательности. Полученные данные позволяют заключить, что работа в виртуальной реальности повышает способности к воспроизведению зрительной, словесной и терминологической информации, объем кратковременной памяти при запоминании словесного материала с заранее заданной системой смысловых связей. Тем самым виртуальная реальность как педагогическое средство в отношении изучения сложных биологических тем в плане развития памяти наиболее эффективно в сравнении с обычным уроком [16].

Положительное влияние использования игровых технологий виртуальной реальности на когнитивные навыки студентов показаны в исследовании В.А. Аверина с соавторами (2017). Обследуемые демонстрировали повышение вербальных показателей (аналитикосинтетической деятельность, способность к обобщению), комплекса навыков математических операций (математический анализ, синтез, абстракция, обобщение и способность к установлению логических связей), комплекса невербальных навыков (оперирование пространственными образами, развитие нагляд- но-действенного мышления), кратковременной памяти и внимания [17].

В информационных технологиях отмечена устойчивая тенденция к геймификации. При разговорах о положительном влиянии данной отрасли технического процесса предлагается рассматривать геймификацию как подход к решению игровых задач в неигровых ситуациях, что является инструментом для большего вовлечения пользователей. Так, Е.В. Соболева (2018), рассматривая электронные интерактивные курсы для школьников и экспериментально проверяя идеи методики, практические способы и приемы геймификации среди школьников 2-5-х классов, пришла к выводу, что ее цифровые ресурсы могут быть успешно применены для когнитивного развития личности. Рассматриваемый подход обладает потенциалом в плане развития мыслительных процессов, ориентирован на формирование нового игрового стиля мышления и на нахождение стратегически выверенных решений [18].

В другом исследовании изучали связь времени, проведенного за видеоиграми, и состояния психического здоровья, когнитивных и социальных навыков у школьников 6–11 лет. Длительное проведение времени за видеоиграми (более 5 часов в неделю) положительно коррелировало с уровнем интеллектуальных функций и академической успеваемости. Так, положительная связь обнаружена с навыками чтения (p = 0,05), математики (p = 0,0031) и правописания (p = 0,002). Мотивация к успеху в школе в данных условиях не изменялась. Среди этих детей отмечалась низкая распространенность проблем в отношениях со сверстниками и психическим здоровьем. Авторы заключают, что видеоигры являются защитным фактором, особенно в отношении проблем, связанных с коммуникацией со сверстниками. Однако предостерегают делать выводы о долгосрочных последствиях активного использования видеоигр [19].

Улучшение внимания и исполнительных функций в краткосрочной перспективе было зарегистрировано у мужчин и женщин, которые регулярно играли в видеоигры, в сравнении с группой играющих от случая к случаю. Относительно долгосрочного эффекта производительность во всех когнитивных тестах была лучше у геймеров [20].

В работе F. Richlan с соавторами (2017) ожидаемая значимая положительная связь ме- жду игровым опытом и когнитивными способностями не подтвердилась. Однако, несмотря на сопоставимое выполнение задач, геймеры и негеймеры по результатам магнитнорезонансной томографии демонстрировали четкие различия в паттернах активности мозга, предположительно отражающие вовлечение различных нейронов, особенно при выполнении вербальных когнитивных задач [21].

Результаты обследования лиц от 18 до 24 лет, играющих в видеоигры в жанре экшн, продемонстрировали противоположные эффекты. В случае проведения девяти часов за игрой наблюдалось увеличение зрительнопространственной обработки информации и в то же время снижение проактивного когнитивного контроля (процесс, когда человек заранее активно готовится сосредоточиться на определенной информации). Потенциально положительные и отрицательные эффекты экшн-игр, как считают авторы, стоит учитывать при рассмотрении возможности расширения этой среды в терапевтическом контексте [22].

Однако следует учитывать тот факт, что игры сами по себе сильно отличаются даже в одном жанре. Различия в визуальном стиле видеоигр также оказывают влияние на когнитивные функции. Видеогеймеры, предпочитающие сложные 3D-видеоигры, лучше справились с необходимой в игре задачей памяти – распознавать похожие предметы, в сравнении с людьми, сосредоточенными на более простых 2D-играх. Сложная трехмерная видеоигра стимулирует гиппокамп, который играет активную роль в навигации и пространственной памяти [23].

В другом исследовании полное погружение пользователей (20–29 лет) в созданный компьютером мир с помощью иммерсивной виртуальной гарнитуры обнаружило значимое повышение их физической активности и игрового опыта. В отношении когнитивных функций использование трехмерной видеоигры приводило к незначительному улучшению памяти в плане распознавания объектов в сравнении с малоподвижной виртуальной игрой [24].

Также отмечено, что рабочая память лучше у игроков в активные (трехмерные) видеоигры, о чем свидетельствуют более эффективное время кодирования, время задержки поиска и более высокая точность ответа, в сравнении с игроками в сидячие видеоигры.

В отношении устойчивости внимания значимых различий не было обнаружено [25].

Как показали исследования [26], физически активные видеоигры у здоровых пожилых людей и у пациентов с легкими когнитивными нарушениями оказывали положительный эффект на состояние познавательной сферы. Данный вид игр улучшал исполнительные функции, в частности когнитивную гибкость, скорость обработки, внимание и зрительнопространственные навыки. Однако не было обнаружено никакого влияния на языковые способности, пространственные обучение и память или на вербальные обучение и память.

Использование видеоигр, требующих динамического взаимодействия игрока посредством движений, у лиц старше 75 лет показало их положительное влияние на когнитивные функции. Спортивный видео-тренажёр для игровой видео-консоли WiiF it по результатам исследования доказал свою эффективность у пожилых людей, повышая уровень их внимания и памяти, снижая уровень их депрессии, беспокойства и апатии и, следовательно, повышая их способность к выполнению повседневной деятельности [27].

Видеоигры, сочетающие физическую активность и когнитивные задачи, предполагают новую стратегию для улучшения когнитивных функций.

Нужно брать в расчёт и специфику возраста игроков. Так, P. Wang с соавторами (2017) изучали не только само влияние видеоигр на когнитивные способности, но и степень этого влияния среди разных возрастных групп. Участниками исследования были молодые люди от 18–34 лет, взрослые от 35 до 59 и пожилые люди от 60 до 80 лет. Были проведены нейропсихологические тесты в различных областях когнитивных функций. Результаты исследования показали, что положительное влияние игр на когнитивные способности молодых и пожилых людей более выражено, чем у лиц среднего возраста. Рассматриваемый эффект касался скорости обработки информации, исполнительных функций и внимания, но не памяти [28].

Противоречивые результаты эмпирических исследований, подтверждающих как позитивное, так и негативное влияние различных по технологии и контексту цифровых образовательных гаджетов на психофизиологические и соматические параметры здоровья и успешность обучения, представлены в анализе лите- ратуры, проведенном Д.З. Шибковой с соавторами [29]. Представлена авторская точка зрения, согласно которой позитивный вектор «цифровизации» будет доминировать над негативным в тех образовательных организациях, где создана среда, соответствующая гигиенической безопасности жизнедеятельности детей.

Заключение

Представленный нами обзор результатов оригинальных исследований не дал однозначного ответа о положительном или отрицательном влиянии цифровых технологий. Во многих работах показано развитие таких когнитивных навыков, как внимание, память, скорость обработки информации. Однако положительные результаты, особенно у детей, ограничиваются временем использования цифровых носителей. Результативность использования цифровых технологий отмечена в аспекте тренировки мозга для профилактики возрастных изменений когнитивных функций. В отношении негативных моментов отмечено, что для активных пользователей цифровых технологий характерно образное восприятие материала, присущее клиповому мышлению, без глубокого осознания информации, затруднено выделение смысла и понимание аналогий между абстрактными понятиями.

Основной проблемой остается безмерное пользование информационными ресурсами и низкое качество потребляемой информации. Темпы развития современного общества, исключающие вероятность полного отказа от цифровых технологий, и противоречивость полученных данных указывают на необходимость продолжения исследований в данной области. Более полные данные позволят выяснить, как избежать негативного влияния цифровых технологий на когнитивные функции человека и как способствовать развитию последних, грамотно используя достижения цивилизации.