Текст книги "Женский мозг: нейробиология здоровья, гормонов и счастья"

Стихийное бедствие – это удобный, хоть и жестокий «эксперимент в естественных условиях». Оно помогает выяснить, как чрезвычайно стрессогенные события влияют на развитие мозга на внутриутробном этапе. Один такой непредвиденный эксперимент прошел в канадской провинции Квебек в январе 1998 года, когда после зимних дождей тысячи опор на линиях электропередач обледенели и обрушились. Энергосеть вышла из строя. Три миллиона человек, в том числе сотни беременных, прожили без электричества не менее 45 суток – и это в самое холодное время года.

Через пять месяцев после этих событий группе ученых из Университета Макгилла, которой руководила психиатр Сюзанна Кинг, представилась уникальная возможность. Так называемый великий гололед 1998 года позволил им изучить влияние материнского стресса на развитие детей, которые во время бедствия находились в материнской утробе. В исследовании участвовали несколько сотен женщин, которые зимой 1998 года были беременны. На протяжении следующих десятилетий ученые внимательно наблюдали, как этот период сказался на детях[39]39
  King S. et al. Using natural disasters to study the effects of prenatal maternal stress on child health and development. Birth Defects Res. C Embryo Today. 2012; 96 (4): 273–288.


[Закрыть].

Дети проекта «Гололед» (Project Ice Storm) родились с меньшим ростом и весом и раньше, чем ожидалось, особенно если стихийное бедствие пришлось на самое начало или самый конец беременности. В младенчестве у них задерживалось когнитивное и речевое развитие. Обследование в пятилетнем возрасте показало: речевые и когнитивные задержки сохранялись, а также чаще встречались проблемы с концентрацией внимания и поведением. Хотя дети проекта «Гололед» уже подростки, влияние стресса у них до сих пор заметно. У девочек повышен риск раннего пубертата, ожирения и астмы. У некоторых детей искажен дактилоскопический узор (показатель асимметрии развития, обычно наблюдаемый при шизофрении).

В целом мальчикам повезло меньше, чем девочкам. Кинг и ее коллеги предположили, что некоторые из различий могут объясняться характерными особенностями плаценты. По-видимому, «женская» плацента лучше защищает от высокой концентрации материнских гормонов стресса.

Проект «Гололед» показал, насколько тесно ребенок связан с матерью до своего рождения. Физическое и эмоциональное состояние женщины накладывает глубокий отпечаток на внутриутробное развитие и годы детства.

«Суть исследования в том, что еще не родившийся ребенок более уязвим и чувствителен к окружению, в котором живет его мать, чем мы думали, – говорит Кинг. – Мы рекомендуем женщинам избегать стрессов или контролировать их». Разумеется, стихийные бедствия нельзя регулировать или предотвратить. Но Кинг предлагает беременным женщинам и тем, кто о них заботится, по возможности смягчить удар. В книге мы еще не раз вернемся к теме стресса и жизненно важной роли социальной поддержки и защиты.

Мозг новорожденного – черновик, готовый к доработке

В 1928 году Кахаль писал: «Поначалу образуется множество далеких от идеала связей, возникает много ошибок распространения… но несоответствия постепенно исправляются». Он прав и в этом случае. Формирование синапсов, их оптимизация и сокращение численности – это механизм, с помощью которого жизненный опыт, закодированный в виде электрических сигналов, видоизменяет нейронные цепочки мозга. Происходит это и на этапе внутриутробного развития, и в детстве, и в подростковые годы, и в достаточно зрелом возрасте.

Перед появлением на свет мозг девочки готов к тому, чтобы запечатлеть историю ее жизни. Мать-природа уже выдала ей черновик с планом главы. Предстоит заполнить ее словами, связать их в предложения и абзацы, проверить грамматику и пунктуацию. Все это будет переписываться, редактироваться и переделываться на протяжении всей жизни.

В следующей главе мы выясним, что происходит, когда девочка рождается и ее мозг начинает формироваться под влиянием общества и культуры, родительских ожиданий и убеждений, а также личного опыта.

2
Детство

Промозглым осенним вечером 2008 года акушерка походя бросила: «У вас мальчик», чем ужасно меня расстроила. Нет, я всегда была уверена, что жду сына, и огорчилась не поэтому. Просто досадно, что после целой ночи и дня родовых мук пол моего первенца объявила врач, да еще и таким обыденным небрежным тоном.

Через 19 месяцев, когда меня наблюдал другой врач, в моем плане родов значилось: «Пол ребенка объявит муж». После вторых родов – покороче и полегче – надо мной подняли моего второго младенца. «Еще мальчик!» – воскликнула я. «Я ни слова не сказала!» – поспешила заверить акушерка. К счастью, муж завороженно смотрел на своего новенького сына и не возражал, что объявление на этот раз сделала я.

Едва сделав первый вдох, ребенок первым делом слышит: «Это мальчик» или «Это девочка». Дети приходят в мир, где гендер имеет значение. Поэтому, чтобы разобраться в развитии женского мозга, надо иметь представление о гендерном влиянии и ожиданиях.

В предыдущей главе мы обсудили, как гены и гормоны влияют на мозг младенца, пока тот находится в утробе матери. Если беременная женщина здорова, хорошо питается, не подвергается стрессу и воздействию токсинов, биология играет решающую роль и определяет, что происходит с ребенком. В этой главе мы рассмотрим, как мозг развивается в детстве и как на него влияют не только биологические факторы вроде «снизу вверх», но и сложная система установок общества и среды.

В прошлой главе мы остановились на том, как после естественных, тщательно продуманных процессов сворачивания нервной трубки, пролиферации, миграции, ориентации и смерти клеток появился «черновик» нервной системы. Когда новорожденная девочка попадает из защищающей ее матки в большой бурлящий мир, ее мозг примерно втрое меньше, чем у взрослой женщины. Этот младенческий мозг способен регулировать лишь основные рефлексы: сосание, плач, сон. После рождения начинается бурный рост. Черновик приобретает индивидуальные особенности и формируется, пока девочка познает мир. Опыт младенчества, детства и подросткового возраста – как хороший, так и плохой – оставляет в мозге четкие следы.

Развитие мозга от рождения до зрелости

Когда-то считалось, что мозг перестает расти и развиваться к тому времени, как дети начинают учиться в школе. Такие выводы делались по результатам вскрытия. С виду мозг 5-летних и 45-летних выглядел одинаково. Только с появлением современных безопасных методов визуализации удалось исследовать головной мозг детей и проверить, верна ли эта гипотеза[40]40
  Jernigan T. L. et al. Postnatal brain development: structural imaging of dynamic neurodevelopmental processes. Prog. Brain Res. 2011; 189: 77–92.


[Закрыть].

С 1990-х годов МРТ доказывает, что мозг, безусловно, развивается особенно быстро в первые несколько лет жизни, но процесс продолжается еще много лет после того, как дети выходят из детсадовского возраста. Нейробиолог Кэтрин Лебел из Университета Калгари в Канаде использует различные методики МРТ, чтобы ответить на простой вопрос: как меняется мозг в течение детства?

В одном ее исследовании участвовали 103 ребенка и молодых человека в возрасте от 5 до 30 лет. Мозг каждого добровольца просканировали с помощью передовой версии МРТ – диффузионно-тензорной томографии (ДТТ). Она дает уникальную информацию о микроструктуре мозга. Все участники прошли процедуру как минимум дважды с интервалом примерно четыре года, а некоторые – три или четыре раза. Результаты 221 томограммы показали, как белое и серое вещество менялось у детей, подростков и взрослых.

Лебел обнаружила, что с 5 до 30 лет объем белого вещества увеличивался, а объем серого – сокращался. Поскольку эти процессы уравновешивали друг друга, общий объем мозга почти не менялся[41]41
  Jernigan T. L. et al. Postnatal brain development: structural imaging of dynamic neurodevelopmental processes. Prog. Brain Res. 2011; 189: 77–92.


[Закрыть], [42]42
  Lebel C., Beaulieu C. Longitudinal development of human brain wiring continues from childhood into adulthood. J. Neurosci. 2011; 31 (30): 10937–10947.


[Закрыть].

В исследовании не участвовали люди старше 30 лет, однако множество других работ демонстрируют: объем белого вещества продолжает увеличиваться, достигает пика примерно к 50 годам, а затем постепенно снижается в ходе нормального старения[43]43
  Jernigan T. L. et al. Postnatal brain development: structural imaging of dynamic neurodevelopmental processes. Prog. Brain Res. 2011; 189: 77–92.


[Закрыть], [44]44
  Stiles J., Jernigan T. L. The basics of brain development. Neuropsychol. Rev. 2010; 20 (4): 327–348.


[Закрыть]. Некоторые остряки уверяют, что эти результаты отражают морфологическое развитие мудрости[45]45
  Newby J. The new science of wisdom, in: Catalyst, Heywood L., ed. ABC, 2006.


[Закрыть]. Потеря серого вещества замедляется к 20 годам, после этого толщина коры головного мозга практически не меняется до начала дегенерации в преклонном возрасте. Исследования Лебел подтвердили, нормальное развитие мозга происходит упорядоченно, предсказуемо и соответствует появлению навыков и схем поведения. По мере того как мозг становится организованнее, эффективнее и сложнее, то же самое происходит и с его владельцем.

Присмотримся к белому и серому веществу

На свежих срезах человеческого мозга или изображениях ДТТ, полученных Лебел, видна нервная ткань двух видов: наружный складчатый слой серовато-сиреневого вещества и находящееся под ним волокнистое белое вещество.

Из серого вещества состоит кора головного мозга и некоторые более глубинные мозговые структуры – такие как миндалевидное тело и гиппокамп (вместе их называют лимбической системой). Серое вещество содержит тела нейронов, их дендриты и один из видов глии – астроциты.

Белое вещество – это пучки аксонов, связывающих различные структуры или части серого вещества воедино. Пути белого вещества бывают и короткими – от левого полушария до правого, и длинными – растягиваются вниз по спинному мозгу.

Если рассмотреть под микроскопом тонкие срезы белого вещества из мозга детей разного возраста (или крыс, если вас это больше устраивает), мы увидим, что связанные с развитием модификации, описанные Лебел, зачастую почти не имеют отношения к самим нейронам.

Модификация белого вещества обусловлена олигодендроцитами. Они вытягивают длинные, тонкие, плоские отростки и обвиваются вокруг аксонов, словно оборачивают их защитной пленкой слой за слоем. Олигодендроцитовые оболочки состоят из жировой белой субстанции – миелина. Он обеспечивает электроизоляцию для аксонов. Именно миелину белое вещество обязано своим названием. Объем белого вещества показывает, насколько толстым слоем миелина покрыты аксоны. От этого напрямую зависит электроизоляция аксонов, а значит, эффективность связи между нейронами. Проще говоря, чем больше миелина, тем быстрее коммуникация.

Как я упоминала в первой главе, половина нейронов, что появились в развивающемся мозге, умирает. Однако большинство клеток гибнет до рождения ребенка. Сокращение объема серого вещества в детском и подростковом возрасте в основном связано с потерей избыточных синапсов или связей между нейронами.

Гибель половины всех новорожденных нейронов и отсекание половины образовавшихся синапсов выглядит ужасным расточительством, однако массовая пролиферация, за которой следует ликвидация, и есть способ оптимизации нейронных сетей мозга, чтобы они работали эффективнее и приспосабливались к миру, в котором мы живем.

Как же нейроны выбирают себе синаптических партнеров? Какие синапсы сохраняются, а какие удаляются?

Профессор Колин Экермен, нейробиолог Оксфордского университета, в своих исследованиях пытается ответить на этот вопрос. Когда я писала диссертацию, мы с ним работали в одной и той же физиологической лаборатории на нижнем этаже и однажды дождливым утром, пока я писала эту книгу, разговорились за кофе на кафедре фармакологии в Оксфорде. Я спросила Колина, как бы он описал «синаптическую совместимость».

«Тип, прочность и распространение синаптических связей определяют поведение отдельных нейронов в пределах нейронной сети, – объяснил он. – Эти синаптические цепочки развиваются за счет запрограммированных генетических механизмов и пластичных процессов, зависящих от деятельности». Словом, все дело в природе, среде или понемногу и в том и в другом.

«Решение принимается по принципу “не применяешь – потеряешь”, – продолжал Экермен. – Когда в нейронную сеть поступает информация, начинается настоящее состязание. Его выигрывают аксоны, у которых электрическая активность выше. Менее активные уступают и удаляются».

В годы нашего с Экерменом студенчества фразы «клетки, что работают вместе, связываются» или «синапс не вписался – без связи остался» только входили в обиход. Эти два выражения коротко описывают процесс, когда нейронная активность вызывает «срабатывание» и «связывание» предсинаптических и постсинаптических нейронов. Отбор и отбраковку синапсов регулирует опыт по принципу «не применяешь – потеряешь». Нейронная активность – биологический инструмент, с помощью которого опыт детства формирует и оптимизирует каждый конкретный мозг.

Архитектура мозга определяется ранним опытом

Человеческие младенцы рождаются гораздо менее зрелыми, чем детеныши большинства видов животных. Новорожденная газель встает на ножки уже через несколько минут после появления на свет. А нам удается встать и сделать первые шаги лишь год спустя. Но, пока мы учимся, это медленное и длительное развитие делает нас людьми, и в итоге мы здорово опережаем газелей.

В первые два года жизни малышка учится держать головку, сидеть, ходить, бегать и лазать. Она пользуется простейшими хватательными рефлексами и пробует координировать движения рук, чтобы хвататься и есть самостоятельно, держать цветной мелок и даже проводить прямую линию. Девочка учится понимать, что ей говорят, следовать простым указаниям, начинает говорить простыми предложениями – и часто очень убедительно. В этот период проявляется ее индивидуальность – уникальный набор психологических свойств. Они влияют на то, как девочка мыслит, чувствует и ведет себя.

К началу учебы в школе это уже маленькое социальное существо, развивающее взаимоотношения за пределами своей семьи. У девочки есть друзья, у нее свой характер, пристрастия и антипатии. Она рассказывает истории, занимается творчеством и готова читать, писать и выполнять простые арифметические действия. Она обретает способность мыслить, решать задачи, взаимодействовать с окружающими, проявлять эмпатию и даже развивать «модель психического» (то есть способность понимать душевное состояние – свое и других людей).

Все эти навыки осваиваются отнюдь не в изоляции. Каждая нейронная обработка информации, каждая мысль, чувство и поступок связаны с окружающим миром и возникают под его влиянием. Чтобы мозг нормально развивался, нужно взаимодействовать с людьми и предметами, осваивать новые места.

Лучше всего дети обучаются в игре. Ими движет эволюционная потребность играть, делать, пробовать, изучать, чувствовать, обонять, экспериментировать и взаимодействовать – с людьми и животными, кастрюлями и мисками с нижней полки кухонного шкафа, с дождевыми лужами. Именно в процессе такого тесного контакта с миром развивается мозг. Юный мозг подготовлен к тому, чтобы учиться и совершенствоваться с опытом. Нет никаких сомнений, что опыт нужен для оптимизации синапсов и развития навыков.

Нашему большому, сложному, социальному мозгу для развития необходимо длинное, богатое событиями детство, которое помогает ему приспособиться к разнообразию взрослой жизни и изменчивому окружению. В долгом детстве закладывается фундамент сознания и самоощущения – этих неопределенных ментальных свойств, благодаря которым каждый из нас становится обаятельной, гибкой и самобытной личностью[46]46
  Gopnik A. How babies think. Scientific American 2010 (July).


[Закрыть].

Архитектура мозга уточняется и совершенствуется во время периодов интенсивного развития – их называют критическими. Большинство из них приходится на младенчество, но некоторые начинаются только в пубертате. На этих этапах мозг быстро приобретает новые способности: зрительные, речевые и социальные навыки. Опыт в виде сенсорной входящей информации – зрительных образов, звуков и т. д. – необходим, чтобы формировались новые синапсы, укреплялись существующие связи, отмирали избыточные дендриты и добавлялся миелин для ускоренной передачи сигнала. В критические периоды мозг не просто пользуется конкретным опытом – он его настойчиво требует, чтобы обновлять и совершенствовать «черновые» нейронные цепочки. И отсутствие необходимой входящей информации в это время может оказаться губительным.

Рассмотрим для примера детей с врожденным косоглазием (страбизмом), при котором глаза не смотрят вместе в одном направлении. Для нормального восприятия глубины пространства надо, чтобы левый и правый глаза действовали сообща в первые несколько месяцев жизни. У детей со страбизмом эта способность нарушена: они не видят предметы трехмерными или не могут определить расстояние до них. Обычно косоглазие регулируется само или легко корректируется – для этого здоровый глаз прикрывают повязкой. Но, если страбизм стойкий или ребенка не лечат, может развиться «синдром ленивого глаза» – амблиопия. Тогда мозг будет игнорировать информацию от одного глаза, чтобы изображение не двоилось. Чем раньше начинают лечение страбизма, тем лучше. Примерно в 10 лет у ребенка завершается критический период развития бинокулярного зрения, после этого избавиться от косоглазия трудно – время упущено.

Мозг взрослого человека тоже способен меняться под влиянием опыта, но усилий требуется уже больше. Если вы сравнительно недавно пробовали освоить музыкальный инструмент или иностранный язык, то наверняка согласитесь: научиться можно, но все дается не так легко, как в детстве. Причин тому две: критические периоды завершились, а общая пластичность мозга снизилась.

Нейробиолога из Гарварда Такао Хенша интересует, как и почему пластичность усиливается и ослабевает с возрастом. Он исследует нейронные механизмы, отвечающие за начало и завершение критических периодов развития. Хенш сравнивает активность мозга до критического периода с публикой в концертном зале. Поначалу люди разговаривают – одновременно, шумно, хаотично. И лишь когда открывается занавес, появляется некое подобие структуры и порядка.

Хенш обнаружил, что наступление критических периодов регулируют, «успокаивают болтающую публику» два процесса: развитие нейронов, содержащих тормозной нейромедиатор ГАМК, и молекулярное «торможение». Теперь он выясняет, как регулировать время торможения – вызванного ГАМК и молекулярного. Это нужно, чтобы начать обратный отсчет и заново запустить критические периоды, а значит, исправить проблемы развития[47]47
  Takesian A. E., Hensch T. K. Balancing plasticity/stability across brain development, in: Progress in brain research. Elsevier, 2013.


[Закрыть], [48]48
  Fagiolini M. et al. Specific GABAA circuits for visual cortical plasticity. Science 2004; 303 (5664): 1681–1683.


[Закрыть].

Почему в процессе эволюции появились критические периоды развития? Почему потенциал пластичности сокращается, когда мы становимся старше? Казалось бы, выгоднее сохранить бесконечную способность меняться в ответ на опыт, который приобретается с возрастом. При этом у нас появлялись бы неограниченные возможности с легкостью осваивать новые навыки или справляться с детскими стрессами и травмами.

Большинство ученых считают: если опыт запустит в мозге взрослого человека широкомасштабную реорганизацию после того, как навыки усвоились и поведение сформировалось, адаптация нарушится. Мозг должен стабилизироваться и обрабатывать информацию об окружающем мире, а не бесконечно меняться под влиянием внешних факторов. Хенш считает, что к «обновлению» критических периодов надо подходить очень осторожно, ведь на этих этапах формируются свойства личности. «Самые ранние воспоминания и опыт принципиально важны, так как они влияют на характер и все, что происходит далее, – говорит он. – Если отнестись к восстановлению пластичности небрежно, новые нейронные связи в мозге могут негативно сказаться на ощущении человеком собственного „я“»[49]49
  Hensch T. K. The Power of the infant brain. Sci. Am. 2016; 314 (2): 64–69.


[Закрыть].

Теперь, когда мы едва ли не под микроскопом рассмотрели, что происходит в мозге в критические периоды, обратимся к более широкой картине. Давайте выясним, что происходит с человеком – хозяином развивающегося мозга. Влияние интенсивного обучения и развитие пластичности мозга проще всего обсудить на примере того периода, когда дети постигают язык.

Его освоение происходит в два больших этапа: сначала дети учатся понимать слова, потом говорить. Младенцы начинают лепетать в возрасте примерно трех месяцев, а к году выговаривают первые слова. К двухлетнему возрасту они произносят до 50 слов и легко понимают в сотни раз больше. К трем годам дети используют более тысячи слов и составляют предложения с определенной структурой, как взрослые. Этот процесс универсален для всех культур и языков, а значит, в своей основе он нейробиологический.

После пубертата мы еще можем учить новые языки и говорить на них, но уже не без усилий. Не усвоив язык до переходного возраста, мы никогда не будем говорить на нем совершенно бегло или без акцента. Дело в том, что языковой навык лучше всего приобретать, когда речевые центры мозга наиболее пластичны.

Первый год жизни – критический для освоения языка, однако уже к 24–28-й неделям беременности ребенок слышит, что происходит во внешнем мире. Это подтверждают исследования: новорожденные чуть больше предпочитают голос матери и язык, который слышали во внутриутробный период. Разумеется, звуки доносятся приглушенно, сквозь околоплодные воды и стенку матки. Считается, что ребенок усваивает скорее не слова, а интонации, особенности и ритм материнской речи[50]50
  Friedmann N., Rusou D. Critical period for first language: the crucial role of language input during the first year of life. Curr. Opin. Neurobiol. 2015; 35: 27–34.


[Закрыть].

Если ваши дети росли в середине 1990-х годов, вы, возможно, сталкивались с предположением, будто бы из тех, кто в материнской утробе слушал классическую музыку, получаются гении или по крайней мере студенты университетов Лиги плюща. Это мнение появилось после того, как исследователи обнаружили: младенцы еще до рождения воспринимают музыку и реагируют на нее. Естественно, некоторые родители решили, что их отпрыскам незачем просто так плавать в околоплодных водах, если можно сразу рвануть вперед в гонке за престижным образованием.

Польза так называемого эффекта Моцарта не доказана (правда, и вреда от него нет – разве что для банковского счета). Однако идея прижилась: в продаже до сих пор есть записи и аппаратура для пренатальных музыкальных уроков. В интернете я наткнулась на одно такое устройство под названием Babypod – «внутривагинальный динамик, разработанный для воспроизведения музыки внутри матки для неродившегося ребенка». Хм…

Не важно, что слушают дети – внутривагинальные трансляции симфоний или приглушенный голос матери, все они рождаются гражданами мира, лингвистическими универсалами.

Эти выражения ввела в обиход Патрисия Кюль, специалист по изучению речи и слуха Университета Вашингтона. Ее исследования показывают: дети из любого уголка мира одинаково способны различать при рождении все звуки всех языков. Взрослым и детям постарше это недоступно. В год ребенок становится «культурно специфичным» и может различать лишь звуки родной речи, но не иностранной[51]51
  Kuhl P. K., Damasio A. R. Language, in: Principles of neural science, Kandel E. R., Schwartz J. H., Jessell T. M., Siegelbaum S. A., Hudspeth A. J., eds. N.Y.: McGraw Hill Medical, 2013.


[Закрыть].

Сравним для примера языковое развитие двоих детей: один родился в Токио, другой в Лондоне. С рождения они оба языковые универсалы, а вот их родители, скорее всего, «культурно специфичны». Носители японского языка с трудом различают звуки «р» и «л», воспринимая оба ближе к «р». Если японского и английского младенцев протестировать в полугодовалом возрасте, оба они легко уловят разницу между «р» и «л». Но к 10-месячному возрасту маленький японец перестанет ее слышать, так как его не приучили к этому на критическом этапе развития. Аналогично носители испанского языка замечают разницу между словами pano и bano, в то время как носители английского воспринимают звуки «п» и «б» в этих словах как одинаковые.

Поскольку во многих языках используются одинаковые звуки, младенцам приходится учиться тому, чтобы извлекать из языка смысл. В первый год жизни маленький универсал специализируется и «настраивается на частоту» своего родного языка. Той же модели следуют младенцы-билингвы: они просто адаптируются к звукам двух разных языков.

Дети не сидят над домашним заданием по языку, зазубривая слова и правила грамматики. Для освоения речи нужны не стандартное обучение и не старания, а дружелюбные, заботливые взрослые, которые проявляют к ребенку интерес и много с ним беседуют.

Разговаривая с ребенком, вы наверняка заметите, что машинально повышаете голос, замедляете темп речи, утрируете интонации и помогаете себе мимикой: «При-и-иве-е-ет, кроха, а кто тебя любит, кто тебя лю-у-убит? Да, я-а-а люблю, я». Малыши предпочитают слушать именно такую речь. У них нет ни желания, ни потребности в том, чтобы с ними общались как с взрослыми. Сюсюканье такого типа в английском называется motherese – буквально «материнский язык» (хотя его с полным основанием заменяют другим термином, parentese – «родительский язык», так как им пользуются и отцы). Это обучение по принципу «подай – отбей». Взрослые и дети взаимодействуют как в пинг-понге: они гулят, лепечут, гримасничают и болтают поочередно.