Тайны мозга вашего ребенка
Шрифт:
Ненужные синаптические связи удаляются в детстве. Так, общее количество синапсов в первичной зрительной коре головного мозга быстро возрастает с рождения до кульминации в возрасте 8 месяцев, а затем постепенно уменьшается вплоть до 5 лет – по мере развития зрительных способностей (см. главу 10). Максимальное снижение количества синапсов в этом регионе мозга происходит в возрасте от 5 до 11 лет (мы точно не знаем, когда именно, поскольку дети от 6 до 10 лет не подвергались обследованию). В лобной коре головного мозга плотность синапсов остается высокой как минимум до 7 лет, немного уменьшается к 12 годам и достигает уровней взрослого человека к 14–15 годам (см. главу 9). Не вполне ясно, что происходит между 7 и 12 годами.
Процесс устранения синапсов гораздо подробнее изучен у других приматов, и результаты в целом согласуются с фрагментарными данными по исследованию людей. У макак-резусов взрывной
Во всех областях коры головного мозга, изученных у обезьян, развитие синапсов идет по сходному временному графику. Еще неясно, можно ли применить этот принцип одновременного развития синапсов по отношению к детям. Сканирование мозга на стадии развития серого вещества, где находятся все синапсы, показывает, что лобные доли достигают своего окончательного объема несколько позже, чем зрительные участки коры головного мозга{Они расположены в затылочных долях. – Прим. ред.}. Однако из-за возрастного пробела в подсчете человеческих синапсов и расхождений между индивидуумами свидетельства в поддержку этой позиции являются неполными. Так или иначе, измерение энергии мозга у детей показывает, что разница в сроках развития различных участков коры сравнительно мала и что устранение синапсов продолжается на протяжении всего детства (см. выше врезку: «Знаете ли вы? Мозг вашего ребенка потребляет половину энергии организма»).
Чтобы разобраться в том, как опыт влияет на синаптические изменения во время сензитивного периода, мы должны обратиться к исследованиям на лабораторных животных. Амбарные совы охотятся в темноте и должны точно определять источник звука, чтобы знать положение своей добычи. Они делают это, сравнивая разницу во времени поступления звукового сигнала между левым и правым ухом, поскольку звук, доносящийся слева, достигает левого уха раньше, чем правого, и наоборот. Более сложный расчет верхнего или нижнего положения источника звука проводится по различиям громкости, создаваемым формой ушной раковины. Мозг совы получает информацию о расхождениях во времени и перепадах громкости и использует ее для создания мозговой карты звукового источника. Поскольку поступающая информация зависит от индивидуальных характеристик, таких как размер головы и форма уха, которые изменяются по мере роста животного, ее нельзя определить заранее, поэтому естественное картирование происходит в процессе развития.
Восприятие не является пассивным даже у маленьких детей. Мозг вашего ребенка имеет определенные предпочтения относительно того, что он должен усваивать на разных этапах развития.
Для «калибровки» слуховой карты мозг совы дополнительно обрабатывает зрительную информацию. В ходе эксперимента исследователи снабжали совят призматическими очками, которые визуально смещали предметы в одну сторону. Сначала, пытаясь передвигаться с надетыми очками, птицы делают массу ошибок, но постепенно мозг адаптируется к искажающим очкам, смещая свою визуальную карту для отражения новой реальности. Карта звукового пространства тоже смещается как результат реакции на призматические очки, хотя слуховая информация остается неизменной.
Этот сдвиг происходит потому, что нейроны, принимающие информацию о времени и громкости, протягивают свои аксоны и соединяются с новыми нейронами в другой части карты. Прежние связи остаются на месте, хотя их синапсы ослабевают, что позволяет совам вернуться к старой схеме вещей после того, как с них снимают очки. Такая пластичность восприятия имеет место во время сензитивного периода, примерно до 7 месяцев. Взрослым, чей сензитивный период завершился, гораздо труднее перестроить связи, поскольку их аксоны ограничены меньшим участком мозга и нейронная цепь уже не может переносить сигналы за пределы диапазона, установленного в юности.
Знаете ли вы? Пределы пластичности мозга
Оптимистичные авторы популярных книг превозносят чудеса гибкости человеческого мозга. Мысль о том, что жизненный опыт производит значительные изменения в мозге, звучит заманчиво, так как питает надежду, что люди могут учиться и развиваться в течение всей жизни, преодолевая одно препятствие за другим. История о безграничных возможностях обладает почти волшебной привлекательностью для американцев. Но пришло время отступить в сторону и внимательно рассмотреть доказательства.
Даже младенцев нельзя считать чистыми грифельными досками, чей мозг и поведение является невероятно пластичным. До того, как сенсорный опыт начинает оказывать влияние на мозг ребенка, нейроны учатся «общаться» друг с другом через синаптические связи. Программа развития уточняет схемы связей, общие для всех людей.
При отсутствии генетических ошибок или искажений в развитии внешние клетки глаз направляют свои аксоны в зрительные зоны таламуса, который передает информацию в первичную зрительную кору головного мозга. Аксоны, которые переносят сигналы от чувствительных к прикосновению рецепторов на кончиках пальцев, занимают большие площади соматосенсорной коры, чем аксоны, передающие сигналы от менее чувствительных локтей, и так далее. В большинстве случаев схемы связей поддаются адаптации, но в некоторых случаях дела обстоят иначе. Так, у слепых людей части зрительной коры могут переходить под контроль соседних регионов и использоваться для совершенно других функций.
Сходная перестройка позволяет людям оправляться после инсульта, используя другую часть мозга вместо поврежденного участка, но если ущерб значителен, выздоровление будет неполным.
Если адаптация за пределами сензитивного периода вообще возможна, то она обычно требует не просто реакции на внешние стимулы. Например, взрослые, чье зрение ослаблено из-за амблиопии (также известной как «затуманенное зрение»), могут улучшить его после активной концентрации на сложных задачах, что далеко не равнозначно беспрепятственному развитию такой же способности у детей. Аналогично, вы можете заняться перепланировкой готового дома, но гораздо легче вносить изменения во время строительства.
В некоторых случаях повторное обучение мозга в зрелом возрасте является возможным, но это медленный и трудный процесс, который имеет свои издержки наряду с преимуществами. И, наконец, самое важное. Если бы повседневный опыт мог легко изменять ваш мозг, то вы бы рисковали утратой с трудом обретенных знаний, способностей и воспоминаний, которые приобрели раньше.
Один из основных принципов развития мозга состоит в том, что простейшие строительные кирпичики укладываются первыми. Впоследствии на этом фундаменте возникает надстройка из более сложных процессов. Например, участки зрительной коры, определяющие края и тени, становятся активными до того, как другие участки начинают интерпретировать эти контуры в виде реальных предметов. По этой причине для зрения существует не один, а несколько сензитивных периодов, каждому из которых необходим опыт для развития отдельного участка зрительной коры. Если этот опыт оказывается недоступным для своевременного завершения процесса, сензитивный период обычно растягивается, что приводит к замедленному взрослению данной мозговой цепи и всех остальных, которые зависят от нее. В конце концов окно возможностей закрывается, и ущерб может стать невосполнимым.
В некоторых случаях области мозга, отвечающие за более высокие уровни восприятия, могут компенсировать недостаточное развитие нижних уровней. Например, глубину зрительного восприятия можно определить по разным визуальным сигналам, поэтому люди, у которых отсутствует бинокулярное зрение из-за патологий развития (см. главу 10), часто пользуются другими стратегиями для точного определения глубины.
Как мы уже говорили, обучение языку требует накопления определенного опыта в течение сензитивного периода. В экстремальных случаях дети, которые растут в плохой языковой среде, могут все больше отставать от сверстников. Но в нормальных обстоятельствах дети буквально впитывают языковой опыт. Вам не нужно учить ребенка, чтобы он подражал вашему голосу, а не звуку двигателя вашего автомобиля, потому что языковые центры его мозга лучше всего активируются именно звуками речи и потому что обучение языку, как и многому другому, наиболее эффективно происходит при общении. В следующей главе мы подробнее рассмотрим языковое развитие как хорошо изученный пример сензитивного периода.
Глава 6
Прирожденные лингвисты
Возраст: от рождения до восьми лет
Сложные навыки требуют прочной основы. Дети начинают учить язык задолго до того, как начинают говорить. Они с самого рождения проявляют особое внимание к речи – или даже раньше, так как слух начинает функционировать во время третьего триместра беременности (см. главу 11). Но поскольку дети не нуждаются в выражении всех усвоенных знаний, бывает трудно догадаться, насколько хорошо они понимают язык в младенческом возрасте.