Мозг в стадии разработки. Потрясающие факты об умственном развитии от зачатия до взросления

Годдард Марсия

Причина или следствие?

Единственная проблема заключается в том, что мы до сих пор не знаем, влияют ли на развитие этих сетей преждевременные роды или нет, потому что неизвестно, как они выглядят у детей, которые рождаются доношенными. Другими словами, нейронные сети недостаточно развиты, потому что дети родились недоношенными или потому что они всегда так выглядят на данном этапе развития? Эта проблема относится ко всем исследованиям в области недоношенности. Аномалии в развитии этих детей могут быть следствием самих преждевременных родов, а также того невероятно напряженного и чрезвычайно важного периода, который обычно наступает после беременности. Однако не исключено, что аномальное развитие начиналось еще до рождения, что и вызывало преждевременные роды. В первом случае недоношенность является причиной проблем, во втором – симптомом.

Для того чтобы определить, на каком этапе и какое именно вмешательство принесет наибольший эффект, конечно, необходимо прийти к окончательному выводу. Исследователи желают знать, какая фаза является наиболее уязвимой – до или после рождения. Возможно, с помощью фМРТ мы сможем ответить на этот вопрос в будущем. Первые шаги уже сделаны. В 2017 году исследователи из США провели фМРТ группе нерожденных

детей. Это намного сложнее, чем кажется, потому что еще не родившегося ребенка нельзя попросить лежать спокойно. Однако это необходимо, поскольку движение во время сканирования фМРТ приводит к получению размытых изображений, которые невозможно интерпретировать (сравнимо с фотографией в движении). Некоторые из этих детей в итоге родились недоношенными, что позволило сравнить снимки этой группы (в ретроспективе) со снимками тех детей, которые родились в срок. Для ясности отмечу: проведение сканирования не имеет никакого отношения к преждевременным родам. Функциональная МРТ – абсолютно безопасный метод, в котором не используется вредное излучение. Исследователи провели сканирование группы женщин с высоким риском преждевременных родов и сравнили их со снимками женщин с нормальным течением беременности. В конечном счете группа была весьма небольшой, поэтому результаты следует интерпретировать очень осторожно, но исследование предполагает, что между доношенными и недоношенными детьми наблюдается разница в формировании нейронных сетей еще до рождения.

Генетическая уязвимость и факторы окружающей среды

Важно понимать, что рассказанное выше не означает, что у всех недоношенных детей обязательно будут проблемы в развитии. Действительно, вероятность нарушения когнитивного и эмоционального развития у них выше, но это происходит не в 100 % случаев. Отчасти это связано с наличием или отсутствием определенных генетических нарушений. Если у человека имеется генетическая предрасположенность к определенному расстройству, это значит, что он обладает генетическими характеристиками, которые, насколько нам известно, повышают риск развития этого расстройства. Например, мы знаем, что определенные гены повышают риск развития аутизма. Если ребенок рождается раньше срока и в его генетическом профиле есть предпосылки к аутизму, то существует большая вероятность того, что этот ребенок впоследствии будет страдать от аутизма. Если тот же ребенок родится недоношенным, но не будет обладателем ни одного из вариантов тех генов, которые связаны с аутизмом, вероятность развития этого расстройства будет значительно меньше. Подчеркну, что такие расстройства, как аутизм и СДВГ, невозможно предсказать на 100 % на основании исследований генетического профиля, мозга и чего-либо еще. Они возникают в результате сложного сочетания генетических и экологических факторов. Факторы окружающей среды оказывают двойное влияние. Если женщина курит во время беременности, велика вероятность, что она продолжит курить и после беременности. Если беременная женщина подвергается воздействию свинца в высоких концентрациях, ребенок, скорее всего, будет подвергаться тому же воздействию и после рождения. Таким образом, подобные факторы окружающей среды влияют как на пренатальное, так и на постнатальное развитие. Но есть и положительная сторона. Если ребенок рождается недоношенным, но растет в благоприятной, теплой среде, это может стимулировать развитие мозга самым положительным образом. Кроме того, на пользу пойдут такие вещи, как здоровое питание, прием фолиевой кислоты и витамина D, достаточная физическая активность и здоровое отношение к стрессовым ситуациям во время беременности. Возможно, все это очевидно, но реальность такова, что мы не знаем точно, какая комбинация факторов приводит к тем или иным результатам. Я часто слышу, как женщины говорят: «Один бокальчик вина не навредит» или: «Раньше все беременные курили, и с нами все в порядке». Все это так. Но дело в том, что невозможно предсказать, с какими еще генетическими и экологическими факторами придется столкнуться ребенку, кроме упомянутого «единственного» небольшого бокала вина или сигареты.

2. Детский мозг

Вот и родился ваш ребенок. В этой книге я не буду затрагивать тему родов. Не потому, что мне о них нечего рассказать, было проведено достаточно исследований о том, что такое роды и как они проходят. Просто я не считаю целесообразным заваливать вас научными выводами, которые, скорее всего, не имеют к вам никакого отношения. Во-первых, потому что каждые роды проходят по-разному (мои первые длились пять дней, а вторые – 20 минут), а во-вторых, потому что вы, мой читатель, можете оказаться мужчиной. О чем мне нравится говорить, так это о том, что происходит после родов. В этой главе приведен краткий обзор того, что мы знаем о состоянии мозга после рождения. У ребенка, матери и отца. Начну с первого года жизни ребенка: от беззащитного комочка до ползающего болтуна.

2.1. Развитие моторики в первый год жизни

В первый год жизни мы развиваемся невероятно быстро, и настолько, что вкратце охватить всю доступную информацию довольно сложно. От рождения, когда ребенок не умеет делать ничего, кроме как пить, испражняться всеми цветами радуги и плакать, чтобы сообщить, что ему что-то нужно, до способности самостоятельно ходить, говорить и есть. Мозг настолько сложен, что невозможно связать каждый важный этап развития с одной конкретной областью. Строение и работа мозга сильно меняются в период детства. В то же время мы видим, что у детей развиваются навыки – когнитивные, социально-эмоциональные и двигательные. В связи с этим возникает вопрос, можно ли найти логичные и надежные связи между изменениями в мозге и переменами в мышлении (мыслительных навыках) и поведении. Теперь мы знаем, что развитие не является линейным процессом, оно не переходит постепенно от одной фазы к другой. Развитие происходит скачкообразно и у всех по-разному. Например, большинство (нормально развивающихся) детей начинают ходить между 10-м и 18-м месяцами. То есть разница составляет 8 месяцев (немало!), и при этом оба срока попадают в границы нормы. Ребенок, который начинает ходить в 10 месяцев, ничем не «лучше» ребенка, который начинает ходить в 18 месяцев. Вы не найдете двоих таких детей, которые развивались бы одинаково, и совершенно не важно, насколько рано или поздно они появились на свет, если только в их развитии не произошло какого-нибудь серьезного нарушения.

Увеличение черепной коробки вдвое

Так что в течение первого года происходит много всего, как заметного, так и незаметного. Исследования

показывают, что общий объем мозга младенцев увеличивается на 101 % за первый год жизни. Другими словами, он становится в два раза больше! Это неудивительно, учитывая объем всего того, чему ребенок учится в первые 12 месяцев жизни. Но не каждая область увеличивается в объеме одинаковыми темпами в течение первого года. Кора больших полушарий увеличивается в объеме примерно на 88 %. Это много, но так называемые подкорковые области, которые находятся под корой головного мозга, увеличиваются в объеме на 130 %, а мозжечок за тот же период вырастает на 240 %! Латинское название мозжечка, cerebellum, в переводе означает «маленький мозг». Эту область назвали так потому, что она выглядит как уменьшенная версия мозга, под которым она расположена. В основном мозжечок отвечает за двигательные функции и равновесие. Если взглянуть на самые важные этапы развития в первый год, то мы увидим интересное взаимодействие. В первый год ребенок учится держать голову, дуть, хватать, переворачиваться, наклоняться, сидеть, ползать, подтягиваться, вставать и (в некоторых случаях) ходить. Потому этот период характеризуется развитием моторики, что отражается на увеличении размера мозга. Однако это относится не только к размеру мозга, но и к его функциям. Например, мы знаем, что мозжечок чрезвычайно активен, когда необходимо освоить новый двигательный навык. Клетки мозжечка демонстрируют пик активации на начальном этапе изучения нового движения. Чем чаще отрабатывается движение и чем легче оно дается, тем менее активным становится мозжечок.

Установление связей

Как правило, дети начинают передвигаться на четвереньках, а затем ползать, когда им исполняется от 7 до 10 месяцев. Это выглядит очень мило. Макс начал принимать позу Супермена, лежа на животе. Руки и ноги болтались в воздухе, он дергал ими, как сумасшедший. В какой-то момент он понял, что может подтягиваться вперед с помощью рук, и тут нам пришлось перегородить все проходы (и лестницу). Было проведено довольно много исследований о том, как развивается навык ползания и как он связан с развитием мозга. В одном из таких исследований сравнивались различные группы «ползающих» детей. Сначала изучали младенцев, которые еще не умели ползать, затем тех, кто уже научился этому за 1–4 недели до исследования. У третьей группы был опыт от пяти до восьми недель, а у самых опытных «ползунков» – более девяти недель. Эти группы сравнивали между собой с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Этот метод исследования представляет собой измерение активности мозга путем прикрепления к черепу электродов. Это не опасно и совершенно безболезненно. Исследование показало, что у младенцев, которые только начали ползать, было гораздо больше связей между различными областями коры головного мозга, чем у других групп. Другими словами, когда они начали ползать, множество клеток в их мозге стали активно взаимодействовать между собой.

Можно задаться вопросом, почему эти связи, очевидно, не так ярко представлены у младенцев с большим опытом ползания. Вероятно, это связано с процессом под названием «синаптический прунинг». В ходе этого важного процесса мозг удаляет лишние связи. Это чем-то похоже на процесс борьбы с сорняками. Мозгу кажется, что связи, которые он не использовал в течение относительно долгого времени, не важны для выживания, поэтому и освобождает место для тех, что ему могут понадобиться. Это хороший пример того, как эффективно работает наш мозг. Следующее исследование наглядно это демонстрирует. Малыши, которые недавно научились ползать, все еще пытаются понять, как именно это работает, и их мозг устанавливает всевозможные связи, которые могут помочь в освоении этого навыка. Однако в определенный момент мозг понимает, какие связи действительно помогают ползать плавно, а какие – нет. Те связи, которые используются постоянно, становятся сильнее, а те, которые не приносят пользы, в конце концов исчезают. Это приводит к тому, что у детей с большим опытом ползания находят меньше соединений, зато те, что у них есть, оказываются эффективнее.

Модель Уильяма Т. Гриноу

В основу этих исследований были положены работы одной из самых важных фигур в истории нейронауки – Уильяма Т. Гриноу. Он был американским профессором психологии, который в течение своей карьеры среди прочего изучал вопросы развития и пластичности нашего мозга. Слово «пластичность» в данном случае говорит о том, как мозг способен меняться в своей структуре и наборе функций под влиянием жизненного опыта, а совсем не о том, что мозг похож на пластик (на ощупь он больше напоминает арахисовое масло). Гриноу предположил, что мозг постоянно адаптируется к той среде, в которой находится человек, и к тем моделям поведения, которые ему необходимо поддерживать. Таким образом, мозг постоянно находится в состоянии реорганизации с целью обеспечить человека, которому он верно служит, необходимыми навыками для функционирования в конкретной среде.

На основе своих исследований Гриноу разработал впечатляющую модель, которая объясняет, как люди учатся чему-то новому. Согласно этой модели, на раннем этапе развития нашего мозга преобладает производство синапсов, которые «ожидают» получить новый опыт. Синапс – это зона контакта между двумя клетками мозга, через которую осуществляется передача сигналов от одной клетки к другой с помощью химических веществ (нейромедиаторов). Ожидание нового опыта в данном случае означает, что эти синапсы непосредственно связаны с обучением навыкам, которые необходимы для нашего развития. Примером тому является ползание. Каждый (нормально развивающийся) ребенок учится ползать, и это сопровождается определенными процессами в мозге. Синапсы, ожидающие опыта, обеспечивают сбор нужной информации для правильного протекания этого обучения. Это связано с так называемыми сенситивными периодами. В такие периоды наш мозг особенно восприимчив к информации, которая помогает развитию определенных навыков. Например, существуют сенситивные периоды для формирования визуального восприятия, моторных навыков, речи и так далее. В более позднем возрасте у нас развиваются синапсы, которые зависят от нового опыта. Другими словами, эти связи образуются в ответ на опыт, который не относится к стандартной части нормального развития человека. Речь идет о реорганизации мозга в ответ на уникальный, индивидуальный опыт. Примером может служить навык речи. Каждый ребенок, который сталкивается с человеческой речью, научится говорить, однако конечный уровень владения языком зависит от конкретного содержания речи, с которой он встречается. Например, чтение вслух в раннем детстве является предвестником более успешного совершенствования речевых навыков в последующей жизни. Среда, в которой вы растете и живете, напрямую влияет на развитие вашего мозга.