Глава 10 - Развитие мозга

Нельзя прочитать кучу страниц, исследуя причуды мозга, и при этом не заинтересоваться тем, как же он был создан. Безусловно, вам известны некоторые детали: как минимум, мужчина и женщина, — но вряд ли это что-то проясняет в 100 миллиардах микроскопических электрических связей, которые создают любовь и сознание. Чтобы получить полную картину, необходимо вернуться к первому часу вашей жизни, а затем — еще дальше. Нужно начать с самого начала — сентиментального момента, когда ваши родители сошлись вместе, сотворили невообразимое и дали импульс необратимому созданию вашего мозга из одной клетки, в результате чего вы читаете сейчас эту книгу.

В этой главе мы отправимся в путешествие и посмотрим, как развивался мозг с момента зачатия, прошел по опасным рифам подростковой жизни и оказался посреди зрелости (если вы на самом деле зашли так далеко). Вы увидите, как биологические процессы играют роль скульптора, отсекая почти половину нейронов, прежде чем у вас появляется шанс их использовать. А затем вы поймете, как изменяется мозг по мере приближения к сумеречным годам старости.

Перед рождением

Сюжет вам известен. Ночь бурной страсти, и вот уже одна оплодотворенная клетка находится на пути к тому, чтобы стать вами.

На ранней стадии развития, когда вы были чайной ложкой желеобразной массы, начал формироваться ваш мозг. Сначала это был диск довольно непримечательных клеток, который появился недели через две после вашего зачатия. В течение следующей недели в середине диска сформировался желоб, а после третьей недели он свернулся в замкнутый цилиндр — нервную трубку (рис. 63).

 

Рис. 63

Нервная трубка — это место, в котором создается вся нервная система. У людей нервная трубка развивается в спинной и головной мозг, который увеличивается в течение следующих недель, как спешно надуваемый воздушный шарик. На седьмом месяце на поверхности мозга начинают формироваться глубокие выпуклости и складки — извилины (gyri) и борозды (sulci).

Процесс строительства мозга до рождения поразительно сложен.

• В относительно короткое время мозг производит миллиарды нейронов, которые требуются ему для мышления.

• Каждый нейрон должен протискиваться через нервную трубку в правильное местоположение. Мозг строит себя изнутри, и нейроны из самых глубоких слоев его коры должны протискиваться из внутренней части нервной трубки через массу клеток, чтобы занять свои генетически определенные позиции.

• Каждый нейрон развивается в специализированный тип, который подходит для роли, которую он будет исполнять. Например, нейроны, контролирующие движения мышц (моторные нейроны), отличаются от нейронов, которые обнаруживают свет или реагируют на боль.

• На нейронах начинают расти аксоны и дендриты (см. с. 24), которые соединят их с другими нейронами.

• Пока мозг лихорадочно строит нейроны, он также должен запастись миллиардами глиальных клеток. Они поддерживают клетки, выполняющие различные вспомогательные задачи в зрелом мозге (например, обеспечивают улучшение скорости сигнала), а также помогают направлять развитие молодого мозга.

В конце этого процесса мозг готовится совершить что-то абсолютно неожиданное — уничтожить миллиарды собственных нейронов в ходе процесса под названием апоптоз. Если вы привыкли ассоциировать умирающие нейроны со старостью, это вам покажется удивительным. Но с точки зрения тела это оправданно. К семимесячному возрасту мозг становится переразвит — в нем уже в два раза больше нейронов, чем требуется. Начинается яростная конкуренция. Нейроны борются за связи с другими нейронами. Слабые увядают, оставляя в результате более здоровый мозг.

При рождении мозг имеет около 100 миллиардов нейронов — и, за несколькими небольшими исключениями, это все нейроны, которые остаются вам до конца жизни.

ПРИМЕЧАНИЕ

Есть достаточные основания полагать, что даже со 100 миллиардами нейронов у мозга имеется все необходимое умственное оборудование, которого хватило бы на несколько жизней обучения. Более важным является число и крепость соединений, которые связывают нейроны вместе.

 

Рис. 64

 

Практическая сторона науки о мозге

Воспитание эмбриона

В современном мире, где от воспитания детей очень многое зависит, родители беспокоятся о каждой стадии процесса, включая все, что происходит в лоне матери. Теперь, когда вы имеете представление о последовательности событий, которая превращает наполненный жидкостью цилиндр в законченную нервную систему, пора дать несколько советов.

• Не волнуйтесь. Это один из немногих моментов в жизни вашего ребенка, когда вам не нужно беспокоиться о том, где он находится, что он делает и как смог съесть целую коробку цветных карандашей, пока вы спускали воду в туалете. Если вы чувствуете склонность поговорить со своим животом и послушать классическую музыку — пожалуйста. Но не волнуйтесь, если вместо этого предпочтете предоставить эту часть природе, потому что маловероятно, что развивающемуся мозгу требуется дополнительное возбуждение.

• Принимайте фолиевую кислоту. Фолиевая кислота может значительно снизить риск различных дефектов нервной трубки. Но при этом следует начать принимать ее перед зачатием. Некоторые врачи советуют всем женщинам в детородном возрасте принимать пренатальные витамины.

• Избегайте алкоголя, наркотиков и загадочных травяных чаев.

Время перед рождением крайне важно, потому что мозг должен создать сеть нейронов, которой хватит на всю жизнь. Хотя мозг развивающегося зародыша устойчив, некоторые вещества могут разрушить только что созданные связи. Наиболее типичные примеры таких веществ — алкоголь, наркотики и многие лекарства, отпускаемые по рецепту.

Детство

Ах, детство! Время невинности, открытий и массивной потери синапсов.

Звучит странно? Как вы уже узнали, мозг уничтожает лишние нейроны перед приходом в мир. Если бы развитие мозга было похоже на строительство дома, строители соорудили бы в два раза больше комнат, чем нужно, а затем снесли бы половину из них, прежде чем впустить вас в переднюю дверь. Подобное явление происходит с синапсами, которые соединяют между собой нейроны. В течение жизни мозг укрепляет лучшие соединения и удаляет самые слабые. Однако это явление особенно активно происходит в два периода жизни — когда младенец в первый раз смотрит на мир и в подростковом возрасте.

Соединения в мозгу

Создание мозговых соединений напоминает ваяние статуи. Мы начинаем с избыточным количеством камня (в виде избыточных нейронов перед рождением и избыточных синапсов в детстве). Искусство состоит в отсекании лишнего, пока не останется форма, которая вам нужна.

На рисунке 65 сравниваются соединения между нейронами с момента рождения до двух лет. Число нейронов не изменяется. Однако каждый из них отправляет побеги дендритов в поисках других нейронов. Это похоже на одинокого человека на вечеринке, который ищет, с кем бы поговорить.

Рис. 65

 

Спустя 24 месяца волна роста синапсов достигает своего пика, в результате чего мы имеем мозг, хорошо оснащенный соединениями у эмоционально непредсказуемого двухлетнего ребенка. В этот момент активизируется удаление синапсов. Часто используемые связи усиливаются, тогда запущенные постепенно увядают. Это одна из причин, по которым новорожденные дети могут различать больше звуков речи, чем взрослые, подростки и даже годовалые малыши. По мере того как дети овладевают языком, они перестают обращать внимание на неважные звуки, и эти связи обрезаются.

Согласно оценкам, на пике развития мозг ребенка утрачивает 100 тыс. синапсов в секунду. Во взрослом состоянии мозг сохраняет чуть больше половины синапсов, созданных к двухлетнему возрасту.

   ПРИМЕЧАНИЕ

Кстати, подобный процесс удаления происходит у других животных, но в гораздо меньшем масштабе. Крысы удаляют всего 10% соединений в коре головного мозга, а коты теряют 30%. Разница у людей обычно объясняется сложностью нашего мозга — по существу, нейронам сложнее создавать точные связи в запутанных джунглях человеческого мозга. Есть также вероятность, что большее удаление синапсов — это процесс, который помогает людям так хорошо адаптироваться к различным средам.

Удаление синапсов — один из способов, с помощью которого мозг преобразует себя в думающую машину. Другой важный процесс — миелинизация, когда обычные нейроны покрываются оболочкой изолирующего жира. Миелинизация важна, потому что она позволяет сигналам проходить по нейронам быстрее и с меньшим ослаблением (рис. 66). Разница сопоставима

Рис. 66

 

с разницей между подключением домашнего кинотеатра с помощью высококачественных кабелей или скрепки с изолентой. Интересно, что миелинизация, по-видимому, происходит генетически заданным образом, не позволяющим реализовать программу ускоренного развития. Другими словами, нельзя научить четырехмесячного ребенка ходить. Когда моторные нейроны, контролирующие движения ног, окажутся миелинированы (в возрасте около одного года), ребенок будет готов встать и сделать первый шаг.

ПРИМЕЧАНИЕ

При изоляции нейронов дети изменяются — часто внезапно. Если вы — родитель, который беспокоится о своевременном развитии своего ребенка, дышите глубже и помните о мие- линизации. Когда мозг будет обладать необходимым аппаратом, ребенок овладеет новыми навыками с потрясающей скоростью, а ребенок, который в один день был неспособен перевернуться, через неделю будет ползти к вашей коллекции редких петуний.

Миелинизация мозга является также ключевой причиной его резкого роста. При рождении мозг младенца весит скромных полфунта (около 225 г) — меньше многих гамбургеров. В течение первого года мозг увеличивается в весе и размере в два раза. К пятилетнему возрасту он набирает полных два фунта (около 900 г) и достигает 95% своего полного взрослого размера. Увеличение веса от одного фунта до трех (около 1350 г) происходит в результате более длинных дендритов, новых глиальных клеток и миелина.

Критические периоды

Мозг запрограммирован на соединение нейронов, удаление синапсов и изоляцию аксонов в специфические моменты детского развития. В некоторых случаях это приводит к критическому периоду: краткому интервалу времени, в течение которого должен быть освоен новый навык, чтобы развитие происходило нормально.

Самый известный пример критических периодов связан со зрением. Если кот проживет первые три месяца своей жизни с повязкой на абсолютно нормальных глазах, он потеряет зрение навсегда. Тот же эксперимент не дает результата на взрослом коте — его зрение полностью развито и не пропадает, если чувство собственного достоинства позволяет ему выдерживать месяцы жизни с завязанными глазами.

Это различие имеет место, потому что развитие мозга представляет собой высококонкурентную среду. Нейроны, выполняющие что-то полезное, например получающие информацию от нормально работающего открытого глаза, выиграют битву за ресурсы и займут больше пространства в мозге. (Довольно странно, но ученые показали, что это явление может происходить иначе. Например, если эмбриону лягушки привить третий глаз, он будет сражаться за нейроны, и у странной лягушки разовьются три отлично связанных работающих глаза. Но никто точно не знает, что дает лягушке такой опыт.)

ПРИМЕЧАНИЕ

Способность мозга преобразовывать себя называется пла­стичностью, и она наиболее очевидна в молодом, развива­ющемся мозге. Поэтому дети могут пострадать от сильного повреждения мозга и на удивление нормально развиваться, тогда как то же повреждение у взрослого с большей вероят­ностью окажется катастрофическим.

У людей есть похожие критические периоды развития зрения, некоторых моторных навыков и языка, хотя в этом случае окно гораздо больше. Детям предоставлено несколь­ко лет, чтобы овладеть языком, но если они этого не сделают до достижения подросткового возраста, такие языковые на­выки, как произношение и грамматика, пострадают необра­тимо.

ПРИМЕЧАНИЕ

Критический период обучения языку начинается около пятилетнего возраста. Если хотите, чтобы ваш ребенок говорил на иностранном языке как на родном, начните учить его до семи лет и обеспечьте ему возможность продолжать говорить на этом языке.

Идея того, что критические периоды применимы для каждого типа обучения, вызвала панику у вполне благоразумных родителей. Однако дети продолжают развиваться и стачивать синапсы в течение всей жизни. Если ребенок упустил шанс научиться играть на инструменте, заняться спортом или искусством, не волнуйтесь — у него будет достаточно возможностей для этого в юности.

Мифы о детях

Современные родители могут стать легкой добычей для расчетливых маркетологов. Из них еще не высосали соки с помощью обучения, ортодонтии и подростковой моды. Они чувствуют отчаянное желание создать самое лучшее окружение для своего ребенка.

Если вы окажетесь в этой ситуации, учтите наши рекомендации. Сначала поищите уксус в кукурузных хлопьях. А потом обратите внимание на коварные мифы, приведенные ниже.

• Среда с очень большим количеством стимулов способствует умственному развитию детей. В часто упоминаемом эксперименте исследователи обнаружили, что крысы в обыкновенных клетках обладают меньшим мозгом, чем те, которым дают играть с различными сложными игрушками.

С тех пор некоторые ученые утверждали, что обогащенное окружение соответствует нормальному западному домашнему хозяйству, тогда как бедное окружение (ограниченное унылой клеткой с небольшими возможностями исследования, упражнений или социального взаимодействия) считается насилием над человеческим ребенком. Баланс исследований теперь показывает, что крайне бедная среда повредит развитию ребенка, но разница между богатой и еще более богатой средой неправдоподобно мала.

• Обучающие игрушки способствуют развитию.

Исследование четко обозначает факторы, которые вредят развитию мозга ребенка, включая плохое питание, токсины в окружающей среде (например, свинец), влияние наркотиков и хронический стресс. Однако игрушки, специально разработанные для интеллектуальной стимуляции, не имеют очевидного эффекта вопреки утверждениям их производителей.

• Детство — это гонка за приобретением фактов.

В детстве самое важное обучение основано на навыках (как исследовать мир и взаимодействовать с другими людьми), а не на фактах (именах различных животных, цветах, числах и т. д.). Другими словами, хорошо подумайте, прежде чем усаживать ребенка смотреть образовательное телешоу. Он может узнать новые факты, но потеряет ценное время, которое можно было бы с большей пользой потратить на взаимодействие с окружением.

• Телевидение помогает в обучении. Образовательные диски популярны, частично потому, что каждый родитель может использовать 15-минутный интервал на то, чтобы принять душ, ответить на сообщение по телефону или потушить пожар на плите. Однако родители, которые сосредоточиваются на содержимом программы, могут упустить главное. Некоторые исследования свидетельствуют, что телезрители склонны развивать связи, заставляющие отслеживать быстро двигающиеся объекты, уменьшая пространство для более медленного исследования и социального развития. Недавнее исследование показывает связь между просмотром DVD и меньшим словарным запасом предположительно, поскольку время, проведенное перед телевизором, — это время, не использованное на разговоры с людьми. И хотя 49% родителей думают, что образовательные DVD очень важны для умственного развития детей, только 6% знают, что Американская академия педиатрии рекомендует детям до двух лет вообще их избегать.

Если вы все еще не уверены насчет своего решения выложить 300 долларов за игровой центр, подбодрите себя следующими фактами:

• дети учатся естественным образом. Они вполне способны найти стимулирующие занятия, которые им нужны;

• разнообразие — это лучшее средство.

Предоставление детям широкого диапазона опыта — одна из основных обязанностей родителей, и с маленькими детьми это легко. В таком возрасте прогулка в бакалейную лавку может быть настолько же образовательной, как и посещение музея;

•   отношения важнее всего. Исследования показывают, что когда дело касается готовности к школе, чувства детей становятся важнее их знаний. Ребенок, который может полагаться на обучающие, взаимозависимые отношения, более уверен в себе и будет укреплять эту уверенность, расти, исследовать и в конце концов попросит у вас 300 долларов на покупку iPhone.

Подростковые годы

Это время волнения, когда бушуют гормоны, резко меняется настроение, а системы логического мышления мозга отключаются — и это только у родителей. Проживаете ли вы сами это время или являетесь родителем ребенка, у которого оно началось, подростковые годы имеют заслуженную репутацию времени испытаний.

В прошлом ученые полагали, что мозг подростка идентичен мозгу взрослого человека, за исключением нескольких уроков жизни. Известная подростковая угрюмость объяснялась влиянием половых гормонов, о котором вы узнали в главе 9. Однако несколько новых исследований раскрыли драматические свидетельства того, что мозг подростка продолжает развиваться.

Перечислим некоторые события, происходящие в мозге подростка.

• Вторая волна роста синапсов. Между 7 и 11 годами мозг повторяет тот же самый прием, который использовал в первые два года своей жизни. Он производит огромное количество дендритов, которые вытягиваются в поисках нейронов. Эта вторая волна поднимается непосредственно перед половым созреванием, но не связана с ним. Например, если половое созревание по каким-то причинам (например, плохое питание) запаздывает, рост мозга все равно имеет место. Когда ребенок становится тинейджером, удаление синапсов начинается снова.

• Миелинизация продолжается. Процесс миелинизации, начавшийся в детстве, все еще продолжается. Области, миели- нированные последними, включают кору лобных долей, которая контролирует высшее мышление. Он не может работать в полную силу до возраста 18-20 лет.

• Модели мозговой активности отличаются. Когда взрослым показывают фотографии лиц с выражением эмоций, они используют фронтальные области своего мозга для идентификации. Когда подростки смотрят на те же выражения, они задействуют мозжечковую миндалину крошечную область мозга, которая контролирует такие инстинктивные эмоциональные реакции, как страх. Это различие свидетельствует о том, что подростки более склонны реагировать на других людей инстинктивной эмоциональной реакцией. Еще интереснее открытие, согласно которому взрослые без проблем распознавали эмоции на выражениях лиц (страх), тогда как подростки постоянно придумывали похожие, но слегка неточные интерпретации (удивление, шок, гнев). Это свидетельствует о том, что у подростков может быть обоснованное неврологическое оправдание неправильного понимания родителей.

• Мозжечок изменяется. Мозжечок — это странный нарост сзади стволовой части мозга, пока представляющий собой загадку. Он участвует в координации движений, но недавние исследования показали, что он также играет более тонкую роль в координации различной мозговой деятельности (рис. 68).

Рис. 68

 

Тот факт, что мозг подростка все еще развивается, может объяснить случаи эмоционального, непредсказуемого поведения. Однако есть еще один взгляд на несчастья подросткового возраста — эволюционная перспектива.

В мире наших отдаленных предков продолжительность жизни была намного короче. У молодых взрослых не было десятилетий, которые они могли проводить в подвале родительского дома, играя в Gears of War, потому что родители редко переживали свое третье десятилетие. С точки зрения мозга отрочество было критическим для ускоренного развития и подготовки к вызовам взрослой жизни.

Подростки с более спокойным отношением к жизни, которые не ощущали такой же эмоциональной, заряженной гормонами потребности идти и создавать новое поколение, могли заболеть или пострадать в борьбе с разъяренной гиеной, не получив еще одного шанса. Да, звучит худший кошмар родителей — покладистые подростки вымерли, а сексуально озабоченные и ранние унаследовали Землю.

ПРИМЕЧАНИЕ

Биологи говорят нам, что большинство животных, включая больших обезьян, пропускают явление подросткового переходного возраста и плавно из детства переходят к зрелости.

 

Практическая сторона науки о мозге

Руководство пользователя
по мозгу подростка

Если вы являетесь счастливым обладателем подросткового мозга, то находитесь в редком периоде, когда ваш потенциал во много раз превышает прошлое. Это время открывающихся перспектив, горизонтов и бесконечных социальных проблем. Вот три совета, как облегчить прохождение этого бурного периода.

• Тренируйте свой мозг. Вторая волна роста синапсов предоставляет отличную возможность для обучения новым навыкам. Теперь пора взять в руки укулеле[6], написать роман или научиться танцевать брейк-данс. Вы всегда можете заняться этим на более позднем этапе жизни, но добьетесь лучших результатов, если заложите основы сейчас.

• Достаточно спите. Мозгу подростка не хватает количества сна, которое требуется взрослому. Вместо 7-8 часов требуется 9-10. И что еще хуже, ожидайте, что будете вставать позже и спать дольше. Если только вы не сможете убедить местную школу начинать занятия позже (а в некоторых школьных округах делают именно это), вам понадобится компенсировать недосыпание, ложась спать раньше, чем хочется.

• Избегайте разрушающих мозг химикатов. В результате не

счастливого совпадения время, когда мозг наиболее заинтересован в расширении горизонтов, также является временем, когда он наиболее незащищен. Исследования постоянно показывают, что неумеренное пьянство, никотин и наркотики, такие как экстази, нежелательны для взрослых, но их эффект еще более усиливается в развивающемся мозге. Если вы решите вмешаться в деятельность своего мозга, то можете нарушить его работу на всю жизнь.       

 

⇐ Предыдущая28293031323334353637Следующая ⇒

Поделиться: