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

Марсия Годдард, 2020

«В этой книге я возьму вас в путешествие по мозгу в хронологическом порядке его развития. Путешествие, которое начинается в момент, когда женщина беременеет. Что происходит у нее в голове? Действительно ли во время беременности глупеют или это просто миф? Проявляют ли новорожденные склонность к социальному взаимодействию? Отцы тоже испытывают симптомы беременности? И если да, то как это работает? Станет ли ребенок умнее от прослушивания классической музыки? Почему по-прежнему важно уметь писать от руки? Я попробую объяснить, на чем основывается поведение и как внешнее развитие поведения и навыков подкрепляется внутренним развитием мозга и познания. Я надеюсь, что мне удастся донести до вас идеи, которые родители могут использовать в повседневной жизни. Пусть даже это всего лишь объяснение, почему ребенок ведет (или не ведет) себя определенным образом». Нейробиолог и писатель, обладатель ряда профессиональных наград доктор Марсия Годдард дает краткий обзор того, что мы знаем о развитии мозга, а касаясь тех вопросов, на которые наука еще не дала однозначный ответ, представляет несколько существующих точек зрения и результаты новейших нейробиологических исследований. В каждой главе показано, как протекает когнитивное и социальное развитие ребенка на том или ином этапе, а также развитие моторики. Обсуждая изменения детского мозга, Годдард рассматривает и то, как вместе с ним перестраивается мозг родителей. Книга разрушает несколько устойчивых мифов о мозге, например о тестах на уровень IQ и о билингвизме. Для широкого круга читателей – родителей, педагогов и всех, кто интересуется секретами мозга. В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

1. Вопросы беременности

Беременность — это почти всегда здорово. С другой стороны, во время беременности… Во время двух моих беременностей то розовое облако, о котором всегда говорят, пролетело мимо меня. Как по мне, так это было совершенно невыносимо. Во время первой беременности я выпивала примерно по два литра шоколадного молока в день. Я не шучу. Именно поэтому я довольно рано поняла, что что-то не так. С учетом того, сколько калорий и простых углеводов содержится в шоколадном молоке, неудивительно, что за время первой беременности я набрала около 35 килограммов. И не знаю, есть ли здесь причинно-следственная связь, но мой старший сын до сих пор обожает выпивать стакан шоколадного молока на завтрак (пускай сахарная мафия не переживает, мы же так делаем не каждый день). К тому же во время второй беременности я сильно набрала вес и большую часть времени чувствовала себя как кит, выброшенный на берег. И если в первый раз я отделалась достаточно легко в плане тошноты, то во второй раз мне хотелось плакать. Первые три месяца я почти не могла работать, и до конца беременности мне приходилось каждое утро брать себя в руки, чтобы вообще встать с постели. Поэтому мне не очень нравилось быть беременной. У моих друзей и коллег был совершенно другой опыт. От беззаботных розовых облаков до полного истощения и госпитализации. Подобное разнообразие ощущений заставило меня задуматься, откуда берутся все эти симптомы. Странные пищевые причуды, тошнота, снижение памяти (также известное как «беременный мозг»), «симптомы беременности» у отцов — как наука может все это объяснить? А как насчет самого ребенка? Как развивается его мозг в утробе матери? Эти вопросы будут охвачены в первой главе.

1.1. Пищевые капризы и тошнота беременных

Я не хочу без лишней необходимости использовать всевозможные английские термины, но слово cravings (англ. «страстное желание») идеально описывает чувство, которое испытывает женщина во время беременности, и намного лучше, чем слово «переедание». Беременные женщины, страдающие от пристрастия к определенной еде, не просто без конца набивают рот. Им часто хочется съесть чего-то конкретного (или чего-то конкретного не есть). Поэтому слово «переедание» здесь не будет точным. Изучая литературу по этому вопросу, я обнаружила, что я не одинока. В одной малоизвестной научной статье 1963 года по антропологии говорится о культурном феномене на Цейлоне (в современной Шри-Ланке) под названием «дола-дука». В вольном переводе это означает «извращенное влечение», а возникает оно только во время беременности. Пристрастия к еде у беременных в этом регионе сравнивают с демоническими: как демоны жаждут определенных жертв, так и беременные испытывают острую тягу к определенным блюдам. И важно не столько количество, сколько специфический вкус, текстура или запах пищи. Правда, мне не совсем понятно, что именно говорит о положении беременных в Цейлоне сравнение с демонами…

Исследования показывают, что беременным женщинам хочется сладкого, фруктов и высококалорийных соленых углеводов, например пиццы и чипсов. Короче говоря, все сводится к сахару/углеводам и жирам. Есть одна распространенная теория о том, что это связано со значительными изменениями уровня гормонов во время беременности. Это логично, поскольку даже во время менструаций (когда изменение концентрации гормонов гораздо менее заметно) женщин часто тянет к различным закускам и снекам, например к шоколаду. Прямой связи между гормонами и пристрастием к определенной еде ученые так и не обнаружили, однако это не означает, что ее нет. Надеюсь, дальнейшие исследования в этой области внесут больше ясности. Кроме того, возможно, что беременных женщин привлекает такая еда, потому что ее употребление приводит к повышению уровня дофамина и серотонина в мозге. Согласно многочисленным исследованиям, низкий уровень дофамина и серотонина у беременных связан с послеродовой депрессией и низким уровнем этих веществ у ребенка после рождения. Кроме того, низкий уровень серотонина у матери связывают с преждевременными родами. Мне не удалось найти в литературе прямой связи между этими нейротрансмиттерами и капризами, которые проявляют беременные. Но употребление такой еды «для поднятия настроения» приводит к повышению уровня дофамина, и, кроме того, шоколад и богатые углеводами продукты имеют прямое влияние на выработку серотонина. Если сложить все эти данные вместе, вполне возможно, что пристрастие беременных к специфической еде направлено на поддержание уровня дофамина и серотонина.

Возможно, тошнота — это эволюционная уловка нашего мозга, призванная защитить мать и ребенка. В тот момент, когда нас начинает тошнить от определенных продуктов, мозг очень хорошо их запоминает. Это эволюционный механизм, в котором мы отчаянно нуждались в прошлом, когда наша еда еще не подвергалась тщательной проверке со стороны служб здравоохранения. Было важно запоминать продукты, от которых нам становилось плохо, чтобы случайно не съесть их снова. Тот же самый механизм может вызывать у беременных временную тошноту от определенных продуктов. Согласно гипотезе о защите матери и эмбриона, тошнота и странные пристрастия в еде гарантируют, что будущие матери не будут употреблять в пищу то, что может быть токсично или вредно как для нее самой (с пониженным иммунитетом), так и для будущего ребенка. Беременные часто испытывают отвращение к мясу. Исследователи объясняют это тем, что мясо с большей вероятностью может содержать вредные вещества, чем другие виды пищи. Эту гипотезу подтверждает и тот факт, что тошнота и отвращение к еде чаще всего встречаются в первом триместре, а именно в этот период у ребенка формируются органы, поэтому он становится уязвимее к воздействию вредных веществ.

1.2. Правда ли, что беременные глупеют?

Признаюсь честно, что это явление для меня — нечто очень далекое и незнакомое. Не думаю, что во время беременности у меня ухудшалась память. Но, может быть, я просто об этом забыла… Так или иначе, ухудшение мышления при беременности действительно встречается. Большинство женщин (80 %!) утверждают, что испытывали ухудшение внимания и забывчивость во время и после беременности. Наука относится к этому вопросу чуть менее однозначно. В зависимости от того, кого вы спросите, вам ответят, что память у беременных либо хуже, либо лучше, либо вообще ничем не отличается от памяти небеременных женщин. От этого мы не обязательно становимся намного мудрее, но, к счастью, мы можем обратиться к науке за возможными объяснениями, почему столько женщин утверждают, что из-за беременности их мозг становится похожим на решето.

Прежде всего виновата предвзятость подтверждения (в англоязычной литературе используется термин confirmation bias). Это наша склонность интерпретировать новые свидетельства так, будто они подтверждают наши теории или убеждения. В случае деменции это означает, что беременная женщина, которая не может найти свой телефон, скорее всего, подумает: «Видите, это из-за беременного мозга!» Только вот она не принимает во внимание тот факт, что до беременности она теряла телефон еще 25 раз. Другой не менее правдоподобный аргумент заключается в том, что научные исследования в основном проводятся в лабораторных условиях, а не в реальной жизни. Другими словами, если попросить человека запомнить что-то конкретное в клинических условиях с малым количеством раздражителей, не отвлекаясь ни на что другое, а затем, спустя некоторое время, воспроизвести выученное, шансы на то, что он справится с задачей, значительно выше, чем при проведении подобных замеров в суете повседневной жизни. Не знаю, как обстоят дела у вас дома, но я бы не назвала свои условия проживания клиническими или свободными от раздражителей. В реальной жизни мы весь день подвергаемся бомбардировке различных отвлекающих факторов, а с утра нам никто не дает инструкций о том, какой именно объем памяти от нас ожидается на текущий день. На самом деле такие исследования нужно проводить в случайные, непредсказуемые моменты повседневной жизни. Вы только что накормили старшего ребенка обедом, открыли приложение на телефоне, чтобы заказать продукты, а перед вами стоит ноутбук, с которого нужно быстро отправить одно небольшое письмо? Идеально, все готово к проведению исследования! Короче говоря, так называемую пригодность результатов для обобщения можно оспорить: мы не знаем, действительно ли они применимы к ситуациям из обычной жизни. Если научные исследования не выявили различий в работе памяти у беременных и небеременных женщин, стоит задуматься, действительно ли никакой разницы нет или же беременность делает женщин забывчивее потому, что они хуже справляются с ежедневной бомбардировкой раздражителями?

С другой стороны, даже когда такая разница обнаруживается, почти всегда ее сопровождает комментарий о том, что у беременных показатели находятся в пределах нормы. Иными словами, их результаты хуже, чем у представителей противоположной группы, но сами показатели не вызывают опасений. Разобраться в этом поможет следующий пример. Нейропсихологический тест, или тест на запоминание последовательности цифр, который часто используют в подобных исследованиях, предназначен для проверки кратковременной памяти. В ходе выполнения этого задания исследователь демонстрирует ряд чисел и испытуемый должен повторить их сначала в прямом, а потом в обратном порядке. Последовательность начинается с трех чисел и доходит до девяти. В среднем взрослым удается запомнить от пяти до девяти чисел. Если человек набирает меньше пяти баллов (в клинических условиях с малым количеством раздражителей), тогда есть основания полагать, что с ним что-то не так. Однако (к счастью) с беременными такого обычно не происходит. Их показатель может приближаться к пяти, а у небеременных женщин — к девяти, но клинических проблем с памятью не наблюдается.

Неужели «поглупение» беременных — плод нашего воображения? Скорее всего, нет. Дело в том, что в мозге многое меняется под воздействием гормонов, бушующих во время беременности. Некоторые из таких гормонов оказывают влияние и на функционирование тех областей, которые, как нам известно, участвуют в процессе запоминания. Например, выработка эстрогена во время беременности увеличивается в тысячу раз. Мы знаем, что эстроген связан с работой гиппокампа — одной из важнейших областей мозга, отвечающих за память. Названия участков мозга часто указывают на их форму или расположение. Так, например, такая анатомическая область мозга, как гиппокамп, напоминает по форме морского конька, поэтому и названа в его честь. Слово пришло из греческой мифологии и означает «морское чудовище с телом коня и рыбьим хвостом» (др.-греч. ἱππόκαμπος).

По результатам исследований среди женщин, у которых по медицинским показаниям были удалены яичники, известно, что дефицит эстрогена вызывает проблемы с памятью. Последствия избытка эстрогена выяснить сложнее, поскольку вызывать передозировку этого гормона у женщин и следить за тем, что произойдет после, неэтично. С крысами таких проблем меньше, и исследования на этих животных позволяют предположить, что избыток эстрогена при определенных обстоятельствах может быть токсичен для клеток мозга. Что именно это за состояния, до конца не ясно, однако буйство гормонов может служить объяснением того, почему у беременных женщин возникают проблемы с памятью.

Наконец, следует отметить влияние качества продуктов питания. Результаты исследований показывают, что омега-3 жирные кислоты очень важны для эффективной коммуникации между клетками мозга. И эта коммуникация опять же важна для улучшения памяти. Наш организм не вырабатывает омега-3 жирные кислоты сам, поэтому мы получаем их из пищи. Они содержатся в жирной рыбе, авокадо и орехах. Во время беременности ребенок получает жирные кислоты от матери, потому что для развития его мозга они тоже очень важны. Поэтому, если мать не будет употреблять больше таких жирных кислот во время беременности, их запасы быстро иссякнут. При возникновении дефицита у женщины могут отмечаться забывчивость и проблемы с концентрацией внимания.

Даже если отбросить физиологические причины, беременность и рождение ребенка — грандиозные события. Они поднимают всевозможные экзистенциальные вопросы («Готова ли я к этому?», «Я сама еще ребенок, как я буду заботиться о другом ребенке?», «Во что я ввязалась?») и просто создают много хлопот. Просто поищите в Google «план подготовки к родам». Вы автоматически ощутите на себе синдром уставшей мамы.

Все эти мысли постоянно бурлят в голове во время беременности. И если уж мы что-то точно знаем о мозге, так это то, что он не умеет работать в режиме многозадачности. Какими бы опытными мы себя ни считали, в тот или иной конкретный момент мозг может обрабатывать только один поток информации. Чем больше задач одновременно проходит через вашу голову, тем чаще мозгу приходится переключаться с одной темы на другую и тем выше нагрузка на рабочую память. Это отнимает много энергии и требует большого внимания и хорошей памяти. Поэтому неудивительно, что во время беременности многие вещи часто вылетают из головы и вы о них просто забываете. Возможно, вы вовсе не рассеянны, а всего лишь вынуждены держать в голове слишком много информации! Какой бы ни была причина, я хотела бы поаплодировать всем будущим мамам, которые надолго «зависают» по утрам перед тем, как надеть нижнее белье. Однако самым правдоподобным объяснением «глупости» беременных является то, что все эти факторы в совокупности определяют, насколько забывчивой в итоге становится женщина.

1.3. Симпатическая беременность

Еще одна тема, с которой мне не довелось столкнуться лично, — симпатическая беременность. Я даже готова признать, что была довольно эгоцентричной беременной. Фраза «мы беременны» действовала на меня как красная тряпка на быка. Мы совсем не беременны. Я беременна. Я устала, меня тошнит, и я толстая. Я больше не могу нормально передвигаться. И это я произвожу на свет этот росток. После этого мы будем возиться с ним, но до тех пор беременность — это мое. К счастью, мне никогда не приходилось спорить по этому поводу. Но иногда бывает и по-другому, потому что симпатическая беременность действительно существует. Это понятие неизменно вызывает у меня смех и звучит оно странновато, но такое явление довольно широко распространено. Официально это называется синдромом кувады, и согласно исследованиям, в зависимости от региона проживания, его испытывают от 11 до 97 % мужчин, чья партнерша беременна. Цифры разнятся, потому что многие мужчины, подверженные этому синдрому, боятся говорить о нем, опасаясь, что их не воспримут всерьез. Поэтому они часто скрывают симптомы. Они возникают в основном в первом и последнем триместре беременности партнерши и исчезают почти сразу после рождения ребенка.

Чаще всего синдром кувады сопровождается следующими физическими проявлениями: изменение аппетита, зубная боль, тошнота, изжога, вздутие живота, увеличение веса, боли в животе и спине. Зачастую они сочетаются с симптомами психологического характера, такими как депрессия, тревога, бессонница, нервозность, беспокойство и снижение либидо.

Синдром кувады не является официальным заболеванием и не входит в классификацию психических расстройств. Исходя из того, что о нем известно на данный момент, он представляется психосоматическим нарушением. Это совокупность жалоб на физические симптомы, которые имеют психологическую причину. Это бессознательный процесс. Жалобы возникают внезапно, и сами мужчины не могут их объяснить. Поскольку симптомы очень разнообразны и довольно универсальны, по ним трудно провести полноценное исследование. Как бы странно и, возможно, смешно ни звучал термин «симпатическая беременность», нельзя отрицать, что крайне неприятно просто жить с ее проявлениями и не иметь возможности с кем-нибудь их обсудить.

Было проведено мало исследований возможных физиологических объяснений синдрома кувады. Имеющиеся научные изыскания далеки от оптимальных, но предполагают возможную связь между симптомами синдрома и гормональными изменениями у мужчин во время беременности партнерши. Таким образом, возможно, природа готовит мужчин к отцовству. Поскольку синдром кувады встречается в случае 11–97 % беременностей, остается надеяться, что это табу когда-нибудь будет снято, а мужчины станут охотнее признаваться в том, что испытывают его симптомы, чтобы можно было провести более тщательное исследование происхождения этого странного, но увлекательного явления. Не помогает и то, что в психоанализе, например, выдвигаются довольно субъективные и уничижительные объяснения синдрома кувады: зависть к репродуктивным способностям женщины, глубоко укоренившееся желание самому пережить беременность, соперничество с нерожденным ребенком, потому что он будет требовать внимания матери… Эти объяснения не поддаются научной оценке, и, более того, они основаны на крайне субъективных исследованиях конкретных случаев.

1.4. Влияние музыки на развитие плода

Я родилась в музыкальной семье и поэтому могу относиться предвзято, но, по моему мнению, ни один ребенок не должен расти без музыки. Поэтому я сама немного экспериментировала во время беременности. Этому нет научных доказательств, я лишь опираюсь на собственный эксперимент с участием двух испытуемых. Другими словами, я использовала обоих своих детей в качестве подопытных кроликов. Однажды во время беременности старшим сыном Кристианом я решила прикладывать к животу наушники и каждый день по нескольку раз в день слушать песню Three Little Birds Боба Марли. Так я продолжала делать до самого его рождения. Кристиан был самым спокойным ребенком на свете, но в тех редких случаях, когда у него портилось настроение, его всегда успокаивала одна песня — Three Little Birds. Едва услышав ее, он поворачивал голову в сторону источника музыки, его лицо сияло от радости, расплывшись в улыбке от уха до уха. Это открытие показалось мне настолько интересным, что я решила повторить эксперимент во время второй беременности. В этот раз я была чуть менее предана делу и надевала наушники не каждый день, но поездки на автомобиле в этот период были веселее, если мы слушали пару песен. Сначала я думала, что этот эксперимент провалился, потому что младший сын, Макс, как мне казалось, не реагировал на большинство песен. Но однажды, когда он был очень расстроен, я включила песню, которую до этого еще не пробовала, он вдруг затих и расслабился всем телом. И так получилось, что Fix You группы Naturally 7 (кавер-версия песни Coldplay) стала «его» песней.

Я попыталась найти статьи, которые могли бы дать этому объяснение, но, насколько я поняла, о связи между музыкой, которую вы слушаете во время беременности, и использованием этих песен для успокоения ребенка ничего не известно. Возможно, дети вспоминают те времена, когда они впервые услышали эти песни, находясь в утробе матери, где они чувствовали себя в полной безопасности. Звучит логично, но я не смогла найти этому никаких доказательств. Однако есть и другие исследования о влиянии музыки на еще не родившихся детей. Корейские исследователи, например, изучали влияние музыки и «шума» на развитие мозга крысиных эмбрионов. Половина группы беременных крыс ежедневно в течение часа подвергалась воздействию успокаивающей музыки громкостью 65 децибел. Другая половина подвергалась воздействию шума громкостью 95 децибел каждый день в течение часа (да, это довольно печально, но скоро станет и того хуже). После рождения крысят оставляли с матерями до 21-го дня жизни, а затем их тела вскрывали и препарировали мозг (вот что я имела в виду). Это исследование показало, что воздействие музыки привело к усилению нейрогенеза в определенных областях мозга крысят. Нейрогенез — это процесс производства клеток мозга, один из самых важных для нормального развития плода. Таким образом, усиление нейрогенеза означает, что в мозге производится больше клеток, а это логичным образом положительно сказывается на его последующем функционировании. Воздействие шума, напротив, приводило к снижению нейрогенеза. Таким образом, это исследование позволяет предположить, что воздействие музыки может оказывать положительное влияние на развитие мозга. Естественно, у крыс. Результаты исследований на животных не всегда можно один в один переносить на людей, поэтому я с некоторой осторожностью отношусь к слишком категоричным выводам. Влияние музыки на развитие ребенка также изучалось на беременных женщинах. Конечно, методы в этот раз несколько отличались от вышеупомянутого эксперимента. Так, например, одну группу женщин просили слушать определенную музыкальную запись (в наушниках) в течение часа каждый день, а контрольную группу подвергали воздействию шума в 95 децибел, но не каждый день. Кроме того, младенцев не приносили в жертву во имя науки на 21-й день жизни. Это обнадеживает, но при этом означает, что выводы получаются несколько слабее. После рождения детей проверяли с помощью специальной шкалы, которая измеряет степень «адекватности поведения» новорожденных детей при взаимодействии с окружающим миром. Дети матерей, которые слушали музыку каждый день, показали значительно более высокие результаты, чем дети из контрольной группы. Однако на основании этого мы не можем сделать никаких выводов о развитии мозга, поскольку мозг этих младенцев не был обследован. Вариации в поведении не связаны напрямую с вариациями в мозге. Также трудно установить прямую связь с долгосрочным развитием, поскольку каждый ребенок развивается в своем собственном темпе. Возможно, малыши, которые показали результаты, отличные от ожидаемых, на следующий день могли справиться лучше. Думаю, можно с уверенностью рекомендовать женщинам во время беременности слушать приятную музыку, будь то классика, рок или Боб Марли. Это пойдет на пользу как матери, так и ребенку. Приятная музыка расслабляет, а если мама расслаблена, то ребенку от этого будет только лучше.

Интересные факты: эффект Моцарта

Одним из самых известных терминов в контексте влияния музыки на развитие детей является так называемый эффект Моцарта. Так называемый, потому что его существование так и не было доказано, однако это хороший пример того, как СМИ (а впоследствии и общество) могут перевернуть результаты исследований. В 1993 году ряд ученых провели исследование о том, как прослушивание классической музыки сказывается на результатах экзаменов в группе студентов. Группу разделили на три части: одна слушала сонату Моцарта, другая выполняла упражнения на расслабление, а третью попросили посидеть в тишине.

Затем все студенты прошли тест на способность к абстрактному мышлению. Студенты из группы, которая слушала сонату Моцарта, продемонстрировали более высокие результаты, чем представители других групп. Это и назвали эффектом Моцарта. Исследователи отметили, что этот эффект был временным (длился он всего четверть часа) и касался улучшения одного очень специфического навыка, а не интеллекта в целом. Но такие нюансы мешают писать сочные заголовки, поэтому со временем сложилось представление, что прослушивание классической музыки делает человека умнее, и каким-то образом это вдруг подтвердилось и в случае с нерожденными детьми. С 1993 года было проведено бесчисленное количество исследований в попытке воспроизвести этот эффект, но результаты оказались весьма противоречивыми. Одни подтверждают существование эффекта, другие — опровергают, третьи отмечают, что он проявляется лишь в очень специфических обстоятельствах. В любом случае это прекрасный пример того, как малозначительный результат исследования начинает жить собственной жизнью.

1.5. Как развивается мозг?

Как мы проходим путь от яйцеклетки и сперматозоида до целого организма с мозгом из 100 миллиардов клеток? Этот увлекательный процесс начинается через две недели после зачатия. Прежде всего формируется нервная пластинка. Из нее в конечном итоге развиваются головной и спинной мозг. Увеличившись до достаточного размера, нервная пластинка складывается — и в результате образует структуру под названием «нервная трубка». Эта трубка закрывается примерно на шестой или седьмой неделе. Затем она превращается в нечто похожее на антистресс-игрушку «капитошка» с мукой или мелом внутри, до тех пор пока не сформируются три части: передний, средний и задний мозг.

В области развития исполнительных функций мозга было проведено много исследований. Они проводились в лабораторных условиях, поэтому их нельзя в полной мере применять к реальной жизни, однако они позволяют сделать ряд важных выводов. Из результатов исследований понятно, что за исполнительные функции отвечает преимущественно лобная доля. И все же исполнительные функции, по причине своей масштабности и всеобъемлющего характера, опираются и на другие области мозга. Чаще всего в разговоре об этих навыках упоминаются три лобные области:

Дорсолатеральная префронтальная кора

В целом эта область отвечает за обработку информации «в онлайн-режиме». Таким образом, речь идет об информации, над которой вы работаете в данный момент. Следовательно, эта область участвует в процессе торможения (убеждается, что вы подавляете неоптимальное в данный момент поведение), а также в функционировании рабочей памяти (помнит, какое поведение нужно в каждый конкретный момент) и когнитивной гибкости (переключается с одного поведения на другое, когда того требует ситуация).

Формирование нервной трубки из нервной пластинки

Передняя поясная кора

Эта область связана среди прочего с концентрацией внимания, подавлением неправильных действий, контролем собственной работы и умением замечать ошибки. Она, например, поддерживает процесс торможения (через подавление неправильных действий) и когнитивную гибкость (через контроль производительности, замечание ошибок и, соответственно, изменившихся обстоятельств).

Орбитофронтальная кора

Функцию этой области мозга трудно определить, поскольку в исследованиях обнаруживается множество противоречивых результатов. Главная задача, которую приписывают орбитофронтальной коре, состоит в определении возможных последствий наших действий. Таким образом, эта область помогает нам предсказать возможные события, чтобы мы могли скорректировать свое поведение соответствующим образом. Кроме того, она помогает подавлять импульсы и контролировать поведение. Эти функции взаимосвязаны с процессом торможения, а также с рабочей памятью и когнитивной гибкостью.

Прямо за задней частью головного мозга находится область, которая в конечном итоге сформирует спинной мозг. Также на этой стадии развивается шишковидная железа, эпифиз. О ее функционировании все еще не так много известно, несмотря на то что об этой интересной области ученые размышляли на протяжении тысяч лет. Впервые она была описана греческим анатомом Герофилом Халкидонским. Он назвал эпифиз «клапаном, который регулирует поток воспоминаний». Французский философ Декарт считал шишковидную железу «вместилищем души». На протяжении многих лет появлялись и другие метафизические описания. По современным представлениям, этот орган после рождения человека начинает вырабатывать гормон мелатонин. Этот гормон очень важен, так как отвечает за регулирование ритма сна и бодрствования. Во внутриутробном периоде железа еще не вырабатывает достаточно мелатонина, но играет важную роль в здоровом развитии плода. В дополнение к шишковидной железе на этом этапе развивается сосудистое сплетение (лат. plexus choroideus), которое отвечает за производство спинномозговой жидкости и выполняет важную защитную функцию. Сосудистое сплетение играет роль барьера, препятствуя поступлению вредных веществ из крови в мозг и отвечая за выведение продуктов метаболизма из мозга в кровь. Это очень важно на ранней стадии развития, когда плод особенно уязвим.

Примерно на третьем месяце беременности кора — внешняя часть мозга — начинает «морщиниться», образуя складки и формируя доли. Причина, по которой кора головного мозга имеет складчатую структуру, довольно проста: складки позволяют уместить гораздо большую площадь поверхности в ограниченном пространстве черепной коробки, чтобы череп при этом не увеличился до размеров воздушного шара (ведь рожать человека с огромной головой было бы очень сложно). Примерно на четвертом месяце развивается особенно глубокая складка, разделяющая мозг на два полушария. Кроме того, в это же время зарождается мозжечок. На снимках мозга он выглядит как маленький шарик, который словно застрял под корой головного мозга. После рождения эта область отвечает за то, как мы двигаемся: контролирует осанку, координацию и равновесие. Начиная с четвертого месяца продолжают формироваться доли мозга, в результате чего примерно на шестом месяце образуются полностью сформированные лобная, височная, теменная и затылочная доли. Между седьмым и девятым месяцами добавляется мозолистое тело (лат. corpus callosum) — пучок нейронных связей, соединяющий левое и правое полушария.

Малыш в движении

Развитие мозга ребенка, естественно, происходит параллельно с развитием всех видов поведения. Поведение плода характеризуется непроизвольными движениями, которые зависят от степени развития центральной нервной системы (частью которой является головной мозг). Или, если смотреть с другой стороны, характер движений плода показывает, на какой стадии развития в данный момент находится его центральная нервная система.

Первые шевеления происходят примерно на восьмой неделе беременности. За этими движениями еще не скрывается никаких намерений. С девятой недели движения плода постепенно становятся более скоординированными. Они все еще не имеют совершенно никакой цели, потому что для выполнения целенаправленных движений требуется участие мозга. На данном этапе мозг еще недостаточно развит для того, чтобы справиться с этой задачей. Примерно на 12-й неделе плод учится шевелить пальцами рук и ног. С 14-й недели движения становятся более четко организованными, плод начинает исследовать окружающую среду и разминать ножки. Между 26-й и 32-й неделями плод начинает двигать руками, ногами, пальцами рук и ног во всех направлениях. С 34-й недели можно наблюдать, как плод двигает губами в определенном ритме и с определенной частотой. Считается, что это является основой для дальнейшего развития речевой моторики. Это происходит в основном в те моменты, когда ребенок отдыхает. На последней стадии беременности, начиная с 37-й недели, количество движений уменьшается, и становится возможным провести четкое различие между тем, когда плод очень активен и когда он отдыхает.

1.6. Увидеть аномалии в развитии детского мозга

С тех пор как я защитила докторскую диссертацию по исследованию мозга людей с аутизмом, меня часто спрашивают, можно ли диагностировать такие расстройства, как аутизм, СДВГ или шизофрения, на основании результатов МРТ. Люди хотят знать, можно ли это увидеть на изображении мозга. Ответ: нет, нельзя. Аномалии, которые видны на снимках мозга детей, страдающих этими расстройствами, слишком сильно похожи друг на друга. Например, ряд различий между детьми с аутизмом и без него мы наблюдаем и у детей с СДВГ и без него. Это делает невозможным постановку диагноза на основании МРТ-сканирования. В последней части этой главы я расскажу о том, как мы можем (и не можем) с помощью функциональной МРТ (фМРТ) узнавать чуть больше о здоровом или, наоборот, аномальном развитии мозга ребенка.

МРТ, фМРТ и фМРТ в состоянии покоя

Большая часть первоначальных знаний о внутриутробном развитии мозга получена в результате изучения мозга погибших младенцев и в ходе экспериментов на животных, но это мало что говорит о развитии мозга с течением времени. В 1950-х годах для изучения этого процесса впервые были использованы электроды, которые прикладывали к животу беременных женщин. В результате выяснилось, что определенные формы активности могут быть связаны с неврологическими отклонениями. Это был первый шаг к изучению мозговой активности у еще не родившихся детей. Появление таких методов, как МРТ (магнитно-резонансная томография), позволило составить подробную карту мозга. Функциональная МРТ отличается от обычной тем, что отображает не только то, как выглядит мозг, но и то, какие участки мозга активны во время выполнения определенных заданий. Объяснение заключается в том, что активные участки мозга нуждаются в большем количестве крови, насыщенной кислородом, поскольку она также является источником питательных веществ. Другими словами, с помощью фМРТ можно определить, куда в тот или иной момент поступает большая часть насыщенной кислородом крови (например, когда человек, находясь в томографе, выполняет определенную задачу). Затем эти области можно визуализировать в виде, который вы наверняка встречали в научно-популярной литературе: в виде оранжево-красных пятен на изображении мозга, прошедшего сканирование. В середине 90-х годов была представлена новая многообещающая технология — фМРТ в состоянии покоя (англ. resting-state fMRI).

Эта технология основана на том же принципе, что и обычная фМРТ, за исключением того, что она исследует активность мозга не при выполнении задачи, а в состоянии покоя. С помощью фМРТ в состоянии покоя мы можем изучить, как функционируют сети нейронных связей в мозге. Благодаря этому способу визуализации можно получить важные сведения о том, что происходит в процессе развития мозга, когда возникает аномалия или расстройство, поскольку современная наука знает, что болезни развития являются результатом сбоя в формировании одновременно нескольких областей и связей между ними. Другими словами: СДВГ и расстройства аутического спектра возникают не из-за аномального развития какого-то одного участка, но затрагивается целая сеть связей. С помощью фМРТ покоя ученые могут исследовать такие сети в мозге недоношенных детей. Мы знаем, что у недоношенных детей повышенный риск развития расстройств аутического спектра, СДВГ и неврологических проблем. Это может быть связано с тем, что преждевременные роды нарушают развитие нейронных сетей. Изучая их с помощью фМРТ покоя, исследователи обнаружили, что большинство функционирующих сетей, встречающихся в мозге взрослого человека, были видны уже на 26-й неделе. Поэтому «оборудование», способное «заглянуть в мозг», в принципе уже существует, хотя и в недостаточно развитой форме.

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.