5 главных фактов о нейробиологии и развитии мозга ребенка

нейробиологии

В этой статье я продолжаю вас знакомить с инновационными знаниями в сферах нейробиологии, эпигенетики, психонейроэндокринологии и нейрофизиологии развития человека.

Автор статьи — Руководитель проекта поддержки и обучения будущих и молодых мам «МамЭксперт» mamexpert.by, директор Информационно-практического учреждения «Центр поддержки материнства и детства «МамСтарт», координатор инициативы «Дети в безопасности» проекта БЕЛМЕД, телеведущая программы «Детский Доктор» на телеканале Беларусь 1, автор и спикер курсов и семинаров, врач- эндокринолог, многодетная мама НАТАЛЬЯ НАВРОЦКАЯ.⠀

Ранний опыт — то, что происходит с нами во внутриутробном периоде и в первые годы жизни, влияет на развитие архитектуры мозга, которая является основой будущих способностей к обучению, поведения и здоровья. Так же, как слабый фундамент ухудшает надежность и устойчивость дома, негативный опыт в ранней жизни может влиять на архитектуру мозга и последующее развитие интеллекта и эмоциональной сферы во взрослой жизни. Ниже 5 главных фактов о нейрофизиологии мозга.

Рис 1. Формирование нейронных связей как фундамента мозга. Center on the Developing Child

1. Формирование архитектуры мозга

Наш мозг создается путем постоянно продолжающегося процесса, который начинается еще до рождения и продолжается во взрослом возрасте. Уже через 2-3 недели после оплодотворения яйцеклетки начинается активное формирование нейронов, и они мигрируют в отведенные для них места. С 20 недели беременности нейроны начинают активно общаться друг с другом — образуют соединения между собой, называемые синапсами, а их длинные отростки к концу внутриутробного периода начинают покрываться оболочкой, образуя белое вещество мозга. Эти процессы происходят еще во внутриутробном периоде. А уже после рождения идет полноценная миелинизация (покрытие белой оболочкой), что обеспечивает более быструю передачу импульса, этот процесс в эволюционно молодых зонах мозга (лобной доле коры) завершается в среднем к 25 годам.

Рис.2. Нейрон и нейронные сети. Нейрон состоит из тела и отростков. С помощью коротких отростков – дендритов – нейрон получает информацию, с помощью длинного отростка – аксона – передает информацию другому нейрону, образуя нейронные сети. Соединения отростков нейронов называются синапсами.

Во внутриутробном периоде и в первые годы жизни каждую секунду образуется более 1 миллиона нейронных соединений.

После этого периода быстрого роста нейронные соединения (синапсы), которые используются часто, утолщаются, становятся более эффективными, формируя более быстрые и активные связи. В то же время, другие соединения, используемые реже, слабеют, становятся менее эффективными и со временем прекращают работать.

Это как будто мы с вами ходим к соседке в гости: если мы ходим часто и любим поболтать с соседкой по душам, то тропинка между домами вытаптывается все больше и становится все шире и мы за минуту долетаем до подружки, а если мы перестали дружить, то постепенно тропинка зарастает и если однажды вы решили проведать-таки соседку, то тут уж придется поискать тропинку в зарослях сорняков.

Сначала формируются простые соединения нейронов и простейшие навыки и функции, формируя фундамент мозга, а потом сверху накладываются более сложные нейронные сети и более сложные навыки. В числе первых формируются сенсорные зрительные и слуховые пути, а уже после развиваются навыки речи и высшие когнитивные функции.

Рис.3. В процессе образования и деградации более простые нейронные соединения образуются первыми, за ними следуют более сложные сети. C.A. Nelson (2000), Center on the Developing Child

Для меня удивительным фактом было то, что, казалось бы, по мере развития ребенка и формирования у него новых навыков и знаний количество нейронов должно увеличиваться, но на самом деле все не так!

Усиливаются определенные нейронные сети, повышается их скорость и эффективность, снижается порог их запуска. А другие, неиспользуемые, сети и нейроны дегенерируют и прекращают свою работу и со временем число нейронов уменьшается!

Внимание, не расстраиваемся, все не так плохо, мы с вами слышали набившую оскомину фразу «Нервные клетки не восстанавливаются». Но данные исследований последних лет говорят о том, что в человеческом мозге есть зоны, в которых образование нейронов продолжается всю жизнь. Так, например, это гиппокамп – зона мозга, отвечающая за память и интеграцию воспоминаний, так что при тренировке памяти мы с вами можем стимулировать нейрогенез всю жизнь.

2. Взаимодействие генов и опыта

Мы наследуем определенный набор генов от родителей, но какие из них активизируются, зависит уже от окружающей среды. Известно, что негативный опыт во внутриутробном периоде и в первые годы жизни может существенно влиять на запуск и инициацию генов, запуская так называемое долгосрочное программирование функций организма: от функционирования мозга до метаболических процессов (об этом подробнее в следующей статье).

В то время как гены обеспечивают отправную точку для формирования нейронных сетей, эти сети усиливаются при повторном использовании под воздействием окружающей среды, в которой растет и развивается ребенок.

Известный факт, чем позже созревает тот или иной отдел мозга, тем меньше в его формировании участвуют гены, тем большее значение имеет среда и его личный опыт.

Известно, что в каждой клетке организма у нас имеется один и тот же набор генов – 23 пары хромосом, из них 2 отличающиеся X и Y. Но в каждой отдельно взятой клетке активируются именно те гены, которые отвечают за формирование, к примеру, нейрона или клетки печени. Каким же образом это происходит?

ДНК только на 5% кодирует белки, а остальные 95% — это инструкция по применению – например, это гены, которые называются промоутерами. Эти гены-промоутеры выполняют роль выключателя, и отвечают за включение и выключение генов, кодирующих белки. А гены-промоутеры, в свою очередь, регулируются транскрипционными факторами, на которые оказывает влияние среда. Причем среда от внутриклеточной среды, до внешнего окружения и опыта. Так, если в клетке кончилась энергия, транскрипционные факторы запускают активацию генов, инициирующих синтез транспортеров глюкозы в клетку, обеспечивая клетку требуемой энергией.

Наука, изучающая влияние окружающей среды на активацию генов, называется эпигенетика. Эта наука, получившая активное развитие в последнее десятилетие, на молекулярном уровне объясняет, почему та среда, в которой растет и развивается человек, оказывает прямое влияние на то, какие болезни у него проявятся, на то, реализует ли он в полной мере заложенный потенциал развития.

В настоящее время известны молекулярные эпигенетические механизмы регуляции активности генов без затрагивания структуры ДНК под воздействием окружающей среды – метилирование ДНК, ремоделирование хроматина, гистоновые модификации и микроРНК. Stavrou S. et al. 2017.

3.Способность мозга к изменению уменьшается с возрастом

Рис 4. Гораздо легче и менее трудозатратно формировать сильные нейронные сети с самого раннего возраста, чем производить вмешательство и фиксировать их в более позднем возрасте. Levitt (2009), Center on the Developing Child

Мозг наиболее пластичен в ранние периоды жизни, приспосабливаясь к различным воздействиям окружающей среды и взаимодействиям, в то время как зрелый мозг специализируется на более сложных функциях и обладает меньшей способностью к реорганизации и адаптации к новым или неожиданным вызовам. Например, на первом году жизни части мозга, распознающие звуки начинают специализироваться и подстраиваться под тот язык, который слышит ребенок и постепенно малыш теряет способность распознавать некоторые особые звуки других языков. И, хотя окно возможностей для изучения языков остается открытым, эти нейронные контуры сложно воспринимают изменения с течением времени, усложняя обучение языкам во взрослом возрасте.

4. Когнитивные, эмоциональные и социальные способности тесно взаимосвязаны в течение жизни человека

Мозг  представляет собой тесно взаимосвязанную структуру, разные области которой обладают богатыми связями друг с другом. Эмоциональное состояние и социальные компетенции представляют собой надежный фундамент для развития познавательных навыков и интеллекта, что определяет успех в школе и в дальнейшем в реализации в обществе.

5.Токсический стресс

Токсический стресс повреждает развивающуюся архитектуру мозга, что может привести к долгосрочным проблемам в обучении, поведении, физическом и ментальном здоровье. Проживание стресса является важной частью развития человека. Активация стрессового ответа представляет собой целый ряд физиологических реакций, которые подготавливают теле к встрече с угрозой. Однако, в случае когда эти ответы остаются в активированном состоянии длительный период времени без поддерживающих взаимодействий, помогающих с ним справиться, возникает токсический стресс. Это может нарушить развитие нервных связей, особенно в областях мозга, отвечающих за навыки высшего порядка.

 

Рис 5. В мозге под воздействием токсического стресса наблюдается недоразвитие нервных связей в областях мозга, наиболее важных для успешного обучении и поведения в школе и на рабочем месте Radley et al (2004); Bock et al (2005). Center on the Developing Child

 Ученые знают, что хронический негативный стресс в раннем детстве, вызванный недостаточным уходом, выраженной материнской депрессией, насилием, может быть токсичным для развивающегося мозга.  В то время как позитивный стресс (умеренные, кратковременные физиологические ответы на неблагоприятные факторы внешней среды) является важным и необходимым аспектом здорового развития, токсический стресс – это сильная неконтролируемая активация стрессовой системы. В отсутствие буферной поддержки со стороны взрослых токсический стресс вызывает гиперактивность стрессовой системы, что приводит к повышенному риску психических заболеваний, тревожности, депрессии, ожирения, сахарного диабета, артериальной гипертензии в долгосрочной перспективе. Stavrou S. et al. Paediatric stress: from neuroendocrinology to contemporary disorders // Eur. J. Clin. Invest. 2017.

В следующих статьях я расскажу, какие варианты стресса существуют, как именно стресс мамы во время беременности влияет на развитие плода и программирует долгосрочные функции организма, каким образом можно исправить влияние внутриутробного стресса на ребенка, и как справляться со стрессом.

Первую статью из цикла, рассказывающего о нейробиологии и развитии мозга «Триединый мозг» читайте тут.

comments powered by HyperComments