Текст книги "Тайны мозга вашего ребенка"

К 4-месячному возрасту движение глаз ребенка показывает, что он уже способен предсказывать, когда предмет появится из-за ширмы. Это самое раннее проявление навыка, который с возрастом будет приобретать все более важное значение. Умение предвидеть будущие события – например, изменение позы для того, чтобы предотвратить угрозу потери равновесия до того, как она возникнет, – ключевой аспект моторной функции у взрослых людей. Предсказательный двигательный контроль осуществляется в мозжечке, поэтому его рост имеет важное значение для развития этой способности.

Даже в очень раннем возрасте дети кое-что знают о предметах, но им еще предстоит много узнать. Тот факт, что пространство является трехмерным, кажется очевидным даже для младенцев. Новорожденные отклоняются от предметов, которые движутся по направлению к ним, а как только дети начинают контролировать движения рук, они тянутся к предметам, которые хотят получить.

С другой стороны, идея о том, что предметы обладают неизменными свойствами, усваивается медленно. В начале жизни ключевым фактом восприятия предметов является движение. Взрослые тоже реагируют на это (вещи, которые движутся вместе, рассматриваются как части одного предмета), но дети доводят эту концепцию до крайности. В 5-месячном возрасте дети, которым показывают мягкую игрушку, исчезающую за ширмой, а потом игрушечный автомобиль, появляющийся с другой стороны и движущийся по той же траектории, не выглядят удивленными. В этом возрасте они определенно могут проводить различие между двумя игрушками, но само движение предмета кажется им более важным. К одному году изменение свойств большинства предметов, например формы или цвета, уже вызывает реакцию; это подразумевает, что представление о скрытых предметах стало гораздо более богатым.

Дети проделывают всю эту работу, не нуждаясь в особой подготовке или снаряжении. Любой ребенок с нормальным мозгом и в нормальной обстановке развивает навыки, значимые для этого периода его жизни. Детьми движет стремление развивать эти навыки, а родители учат их, просто общаясь с ними в повседневной жизни. Родителям достаточно вести себя естественно и радоваться, наблюдая за ребенком и помогая ему открывать мир.

Глава 4
Природа, воспитание и многое другое
Возраст: от зачатия до поступления в колледж

Когда ученые говорят, что принцип «природа против воспитания» устарел, поскольку обе эти силы действуют совместно, это не тот случай, когда обессилевшие дуэлянты говорят: «Не можем ли мы просто поладить друг с другом?» Это – биологический факт, и мы многое понимаем в деталях этого процесса.

Пока мы рассказали вам, как мозг ребенка развивается преимущественно по автоматическим программам и адаптируется к окружающей среде. Может показаться, что эти два утверждения противоречат друг другу, если думать об автоматических программах как о генах, что свойственно многим людям. Такое представление не вполне верно. Эти программы контролируют взаимодействие между генами и окружающей средой во время развития вашего ребенка.

Одной из причин, по которым люди проявляют интерес к таким дискуссиям, является широко распространенное мнение, что генетический вклад в развитие личности – определяющий фактор, в то время как условиям окружающей среды свойственна гибкость. Поэтому кажется консервативным утверждать, что мальчики и девочки биологически отличаются друг от друга, а утверждение о том, что за различия в их поведении отвечает процесс социализации, воспринимается как признак либерализма. Такие дискуссии заводят в никуда из-за некорректности обеих предпосылок.

Гены устанавливают программу развития мозга (см. главу 2), но по мере взросления ребенка его мозг реагирует на окружающий мир, проводя тонкую настройку на местные обстоятельства. Человеческая способность жить в самых разных условиях – следствие естественного отбора в пользу генов, благоприятствующих гибкости поведения (см. врезку «Знаете ли вы? Культура может быть двигателем эволюции»). Почти все гены, которые влияют на поведение, изменяют показатели развития в конкретных обстоятельствах, но неточно определяют их, поэтому наследственность вашего ребенка не программирует его судьбу.

Знаете ли вы? Отпечатки на геноме

Разве жизненный опыт вашего ребенка может приводить к постоянным изменениям в его генах? Кажется, что эта идея противоречит тому, чему нас учили в школе, однако она опирается на клеточные процессы, известные биологам. В ответ на различные сигналы так называемые эпигенетические модификации могут заблокировать участок ДНК, производя химические изменения, которые влияют на его форму, так что белок, закодированный в этом гене, не может образоваться (см. рис. на стр. 83).

При копировании ДНК в процессе клеточного деления копируются также эпигенетические модификации, поэтому все следующие поколения клеток сохраняют эту информацию.

Ученым давно известен этот процесс. Он объясняет, почему разные типы клеток (например, нейроны и клетки почек) выглядят и действуют по-разному, хотя содержат одну и ту же ДНК.

Более современные исследования показывают, что события, происходящие в окружающей среде, могут вызвать сходные долговременные изменения в ДНК, преобразуя кратковременный опыт в постоянную генную модификацию. Накопление эпигенетических модификаций также объясняет, почему однояйцевые близнецы, у которых набор генов абсолютно одинаковый, не выглядят как полные копии друг друга.

Когда эпигенетические модификации возникают в сперме или яйцеклетках, они могут повлиять на будущие поколения. Этот процесс лучше всего изучен на лабораторных животных.

Например, самки мышей, которые в молодости провели 2 недели в так называемой обогащенной среде (со множеством лесенок, мест для лазания и игрушек), легче поддавались обучению в зрелом возрасте. То же самое делали их мышата, даже те, которые воспитывались приемной матерью и росли не в обогащенной среде. Мышата извлекали пользу из опыта своей матери, передаваемого через эпигенетические модификации с ее ДНК.

Эти исследования находятся на раннем этапе, поэтому список известных эпигенетических эффектов продолжает расти. Каждый опыт социального взаимодействия может модифицировать последующее поведение, включая реакцию на стресс (см. главу 26), благодаря эпигенетической модификации отдельных генов.

Питание в дородовом и на ранних стадиях послеродового периода может повлиять на риск возникновения сердечных заболеваний, диабета 2-го типа, тучности и рака у людей в зрелом возрасте. Эксперименты на животных поддерживают идею, что подобные эффекты могут иметь отношение к эпигенетической модификации ДНК. Пристрастие к кокаину ведет к эпигенетическим изменениям, возможно, объясняющим причину тяжелого отвыкания от наркотика. Эпигенетическая модификация представляет собой простой химический процесс, но она может буквально кодировать жизненный опыт и передавать вашим детям частицу вашей личности.

А вот влияние некоторых внешних факторов на развитие мозга является необратимым. Например, культура полностью определяет родной язык вашего ребенка, но после того, как процесс освоения первичного языка завершается, уже нет возможности заменить его другим родным языком.

На самом деле с точки зрения отдельного нейрона трудно провести различие между генетическим воздействием и влиянием окружающей среды. Сигналы, которые поступают в мозг через глаза или уши (т.е. через органы восприятия), влияют на развитие (формируя химические сигналы для модификации генов или протеинов) точно так же, как это осуществляют генетические воздействия. Некоторые из этих перемен обратимы, другие – необратимы. Но то обстоятельство, возникли ли они внутри организма или за его пределами, не имеет решающего значения.

Впоследствии мы поговорим о том, каким образом опыт может изменять химию нейронов и связи между ними. Здесь мы попробуем объяснить, как взаимосвязь генов и окружающей среды влияет на развитие вашего ребенка.

Начнем с простого принципа: гены вашего ребенка могут повлиять на его проявления, и наоборот. Его личные качества приводят к поиску определенного жизненного опыта (см. врезку «Знаете ли вы? Почему вы не становитесь копией своей матери?» в главе 17), а его склонность реагировать на других людей некоторым образом влияет на то, как они ведут себя по отношению к нему. Раздражительного ребенка, которого трудно успокоить, не будут воспитывать так же, как спокойного и радостного ребенка, независимо от того, кто заботится о нем. Вместе с тем окружение вашего ребенка (до или после рождения) может вызывать постоянные изменения в его генах. Химические модификации – как реакция на жизненный опыт – могут «отключать» определенные гены в некоторых клетках, нередко на всю жизнь (см. врезку «Знаете ли вы? Отпечатки на геноме»).

Поскольку влияние идет в обоих направлениях, многие процессы развития представляют собой петлеобразные обратные связи, где гены влияют на наше окружение, которое, в свою очередь, влияет на наши гены (или по крайней мере на способ их проявления) и так далее. Идея взаимного влияния трудно поддается осмыслению. Когда мы думаем о генетическом наследии, то, как правило, обращаемся к знакомым примерам, таким как школьные уроки о морщинистой и гладкой фасоли Грегора Менделя или о генах, отвечающих за цвет глаз. Эти примеры учат в школе, так как их просто объяснить на конкретном материале, но большинство генов воздействуют на мозг и поведение значительно более сложными способами.

Знаете ли вы? Культура может быть двигателем эволюции

Наш жизненный опыт также может модифицировать человеческий геном в эволюционном масштабе времени за счет влияния культурных изменений на естественный отбор. Генетики рассматривают культуру как любую усвоенную информацию, влияющую на поведение, которая может включать знания, навыки, ценности и убеждения.

Примерно 8-9 тысяч лет назад, когда египтяне начали одомашнивать коров, молоко стало пищей и для взрослых, а не только для младенцев. До этой перемены, которая была исключительно культурным новшеством, взрослые люди не переносили лактозу и не могли переваривать молоко. По мере распространения скотоводства гены, которые приводили к выработке энзима лактозы у взрослых людей, встречались все чаще, поскольку люди, способные переваривать молоко, в целом питались лучше тех, кто не мог этого делать. Различные генетические мутации привели к усвоению лактозы у населения Европы и Восточной Африки примерно в то же время, когда там началось разведение домашнего скота. В наши дни непереносимость лактозы остается распространенной у людей азиатского и западноафриканского происхождения, чьи предки не занимались одомашниванием крупного рогатого скота.

По оценкам исследователей, от 700 до 2000 человеческих генов проявляют признаки недавней быстрой эволюции; многие из этих изменений могут быть вызваны культурными переменами. Например, гены, которые помогают нашему организму реагировать на патогены, изменялись очень быстро. Возможно, эволюция новых систем иммунной защиты была вызвана развитием фермерства, что привело к новым заболеваниям из-за тесного контакта людей с животными и их микробами.

Другие группы генов тоже быстро изменяются. Одна из них, связанная с усвоением различных видов еды и алкоголя, могла быть сформирована привычками питания. Начало тепловой обработки продуктов коррелирует с изменениями в пищеварительном тракте, развитием рецепторов горького вкуса, формированием зубной эмали и особенностей челюстной мускулатуры. Другим примером являются гены, которые влияют на функции мозга, о чем свидетельствуют явные успехи в таких областях, как язык и способность к обучению. Довольно любопытна третья категория генов, которая определяет физический облик: цвет кожи, цвет и толщину волос, а также цвет глаз. Подбор этих генов может быть следствием культурно детерминированных половых предпочтений, а также факторов окружающей среды, таких как количество времени, проводимого на солнце.

Культурные изменения тоже способны защищать людей от стрессов, вызванных новой средой обитания. Когда люди мигрировали в более холодные места, они научились поддерживать огонь и одеваться в меховые шкуры вместо того, чтобы обрастать шерстью и накапливать слой подкожного жира, который защищает других животных при низких температурах. Некоторые исследователи выдвинули гипотезу, что способность адаптироваться к новой обстановке за счет усвоенных схем поведения может освободить наш вид от некоторых ограничений, налагаемых естественным отбором на других животных, и таким образом позволяет нам поддерживать необычно широкое разнообразие генетических особенностей нашего вида.

Нет сомнения, что и гены, и окружающая среда сильно влияют на индивидуальные различия в поведении. Гены, которые ребенок наследует от родителей, не окончательно определяют, каким человеком он станет, но они определяют спектр возможностей развития, открытых для него. Даже с учетом этого одинаковые генетические тенденции могут очень по-разному проявляться в разных культурах (см. главу 20). Из-за широкого взаимодействия почти невозможно вычислить, в какой степени то или иное поведение обусловлено генами или окружающей средой.

Первая проблема заключается в том, что такие оценки применимы лишь к конкретной обстановке, которая была изучена, но может измениться в зависимости от множества других обстоятельств. Например, около 60% индивидуальных различий коэффициента умственного развития (IQ) среди людей среднего класса принято приписывать генетическим различиям и почти ничего – обстановке в семье ребенка. С другой стороны, относительно людей, живущих в бедности, около 60% индивидуальных различий IQ связывают с окружающей средой, а гены отвечают менее чем за 10%. Иными словами, генетический умственный потенциал ребенка ограничен конкретными обстоятельствами, в которых он растет.

Вторая проблема еще более весома. Эффект, который проявляется лишь в тех случаях, когда ребенок с определенным набором генов попадает в определенную обстановку, известен как взаимодействие генов с окружающей средой. Иными словами, определенные генетические характеристики могут сделать ребенка восприимчивым к определенным аспектам его опыта, которые не оказали бы никакого влияния на ребенка с другими генетическими характеристиками; впоследствии мы еще вернемся к этой теме. Такое взаимодействие объясняет на первый взгляд парадоксальное открытие, что многие наследуемые качества за последние несколько десятилетий передавались гораздо быстрее, чем это можно объяснить в рамках биологической эволюции. Примеры варьируют от ожирения и умственных способностей (см. главу 22) до близорукости (см. врезку «Игры на свежем воздухе улучшают зрение» в главе 10).

Взаимодействие генов с окружающей средой представляет проблему, поскольку исследователи исходят из предпосылки, что эти два фактора действуют независимо, когда рассчитывают процентное соотношение генетических характеристик и условий окружения, о котором вы читаете в газетах. Но, как мы уже говорили, на самом деле так бывает редко. Еще неоднозначнее то обстоятельство, что любые выявленные взаимодействия обычно включают в «генетическую» часть, отчего влияние окружающей среды кажется менее важным. Для примера давайте возьмем исследование мелких правонарушений среди 862 усыновленных шведских подростков. Данное исследование предполагало выяснить следующее: генетика (преступное прошлое одного из родителей) или факторы окружающей среды (плохое питание в детстве или неудачная приемная семья) увеличивают риск правонарушений у детей. Мы не ожидаем, что генетики определят «ген преступности», но такие черты, как импульсивность и агрессивность, являются наследуемыми и могут существенно повысить риск нарушения закона. По сравнению с базовым показателем преступности 2,9% – среди детей, родившихся в семьях без преступного прошлого и воспитанных в хорошей обстановке, показатель для биологических детей преступников, воспитанных в хорошей обстановке, достигал 12,1%, а для детей, чьи родители не совершали преступлений, но воспитанных в плохой обстановке, – 6–7%.

С точки зрения отдельного нейрона трудно провести различие между генетическим воздействием и влиянием окружающей среды.

Представьте, что генетические факторы и влияние окружающей среды не зависят друг от друга. Тогда вы можете предположить, что вероятность совершения преступлений для детей, родившихся от преступных родителей и воспитанных в плохой обстановке, составит 18,8% – путем сложения двух предыдущих показателей. Но исследование показало нечто совершенно иное. Дети с обоими факторами риска имели значительно большую склонность к правонарушениям – 40%, т.е. более чем вдвое превосходящую ожидаемый риск.

Однако ни тот, ни другой фактор нельзя назвать предопределяющим судьбу ребенка. Даже в наихудших условиях более половины детей (60%) с многочисленными факторами риска становились законопослушными гражданами. Иными словами, ни один из обсуждаемых факторов не является абсолютным показателем будущей судьбы ребенка, но лишь влияет на степень риска.

Поэтому в следующий раз, когда вы прочитаете, что интеллект на 60% зависит от генетики, или что ученые открыли ген гомосексуальности, или что дети агрессивны лишь из-за поведения, усвоенного от своих ролевых моделей, имейте в виду, что биология так не работает. Гены и окружающая среда нерасторжимо связаны на всем протяжении жизни вашего ребенка.

Часть II
Поэтапный рост

• Один раз в жизни: сензитивные периоды

• Прирожденные лингвисты

• Прекрасные сновидцы

• Это девочка! Половые различия

• Подростковый возраст: дело не только в сексе

Глава 5
Один раз в жизни: сензитивные периоды
Возраст: от рождения до пятнадцати лет

Построение мозга вашего ребенка чем-то напоминает сборку мебели, купленной в концерне IKEA: оно состоит из этапов, которые обычно следуют по порядку. Неудача при завершении очередного этапа – как случалось со многими из нас при сборке стола – может стать препятствием на последующих этапах и обычно откладывает их на более поздний срок, а иногда останавливает весь процесс.

В этой главе мы обсудим особый тип развития, который занимает центральное место в приспособлении мозга ребенка к условиям окружающей среды. Сензитивные периоды – это особые чувствительные этапы развития. Опыт, пережитый на протяжении сензитивного периода, оказывает особенно сильное или долговременное воздействие на формирование связей в мозге. Получение определенного опыта во время сензитивного периода жизненно важно для выработки схем поведения, опирающихся на эти связи.

Правда, не все аспекты раннего развития требуют такого внимания. Взросление мозга в значительной степени происходит без посторонней помощи. Например, нервные связи в сетчатке и в спинном мозге формируются в соответствии с заданной программой, которая вообще не зависит от опыта. Другие регионы, такие как гиппокамп и некоторые участки коры головного мозга, модифицируются под влиянием жизненного опыта не за определенный короткий период времени, а в течение всей жизни. Эти отделы мозга постоянно учитывают новую информацию, которая помогает нам продолжать адаптацию к окружающей среде в зрелом возрасте.

Сензитивные периоды имеют особое значение для некоторых функций, поскольку опыт, пережитый в это время, может оказывать воздействие на дальнейшую жизнь. Например, те участки мозга, которые специализируются на понимании языка, образуют разные связи между нейронами в зависимости от того, слышит ли ваш ребенок английскую речь или мандаринский диалект в первые несколько лет жизни (см. главу 6). Изменения, которые происходят в результате этого опыта, делают вашего ребенка специалистом в понимании и произношении звуков родного языка.

Впоследствии вы можете выучить новый язык, но при этом вам придется приложить гораздо больше усилий. В зрелом возрасте языковые зоны мозга больше не находятся в стадии восприимчивого становления, и их связи труднее модифицировать. Особо чувствительный – сензитивный – период для усвоения языка уже миновал.

К счастью, как мы уже говорили, восприятие не является пассивным даже для маленьких детей. Мозг вашего ребенка имеет определенные предпочтения относительно того, что он должен усваивать на разных этапах развития. Виды опыта, способные модифицировать развивающуюся нейронную сеть, определяются предпочтениями, которые встроены в мозг благодаря нашей эволюционной истории. Иными словами, дети активно ищут тот опыт, в котором они нуждаются.

Что мы имеем в виду под опытом? На мозг ребенка потенциально влияет любое событие, которое воспринято сенсорными рецепторами, преобразовано в электрические импульсы и передано в мозг (как мы покажем в главах 10–12, все наши знания о мире поступают в виде этих электрических импульсов). Взаимодействие с родителями или другими опекунами – лишь часть богатой палитры доступных стимулов. Физические изменения в мозге вашего ребенка также могут происходить, когда он смотрит на подвижную игрушку, подвешенную над его колыбелью, засовывает в рот большие пальцы ног или слышит звук сирены на улице. Впоследствии его вселенная расширится и включит в себя общение с другими детьми, ориентировку в ближайших окрестностях, обучение спортивным играм, школьные занятия и многое другое. Все это будет оставлять следы в его мозге, иногда очень глубокие, а иногда мимолетные.

Знаете ли вы? Мозг вашего ребенка потребляет половину энергии организма

Если дети растут как сорняки (в конце концов одуванчики являются сорняками), то их мозг горит как факел. Достаточно накладно поддерживать мозг взрослого человека, который использует 17% общей энергии организма, хотя составляет лишь 3% массы тела, но это ничто по сравнению с энергетическими затратами на развитие детского мозга. Мозг почти достигает полного объема в возрасте 7 лет, но он по-прежнему содержит связи, которые будут удалены впоследствии по мере того, как жизненный опыт ребенка будет способствовать его развитию.

Синапсы потребляют большую часть энергии мозга, поэтому поддержание дополнительных связей обходится недешево. С 3 до 8 лет ткани детского мозга потребляют вдвое больше энергии, чем ткани мозга взрослого человека. Пятилетнему ребенку, который весит 20 кг, требуется 860 калорий в день, и половина этой энергии достается мозгу.

Исследователи изучают использование энергии мозгом с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), определяющей уровень радиомаркированной глюкозы – сахара, который является главным «топливом» для нейронов (см. рис.). Радиомаркеры создаются при добавлении радиоактивных атомов, что позволяет проследить движение химического вещества в недрах мозга или тела человека.

В первые 5 недель после рождения самое высокое энергопотребление наблюдается в соматосенсорной и моторной коре, таламусе, стволе головного мозга и мозжечке, т.е. в наиболее зрелых частях мозга при рождении, которые отвечают за базовые функции жизни, такие как дыхание, движение и осязание.

В возрасте 2-3 месяцев энергопотребление возрастает в височных, лобных и затылочных долях коры головного мозга, а также в подкорковых базальных ганглиях, которые среди прочего контролируют зрение, пространственную ориентацию и движение.

В возрасте от 6 до 12 месяцев возрастает потребление энергии в лобных долях коры головного мозга, когда дети впервые начинают контролировать свое поведение.

Количество энергии, потребляемой мозгом, продолжает возрастать до 4 лет, а в возрасте около 9 лет начинает снижаться, последовательно достигая «взрослых» уровней в разных участках по мере их созревания. Этот процесс завершается в возрасте от 16 до 18 лет.

Поскольку нервные связи развиваются на разных этапах взросления, существует несколько сензитивных периодов, каждый из которых соответствует определенной функции мозга. Сензитивные периоды особенно характерны для развивающегося мозга младенцев и малышей, поскольку он растет очень интенсивно, но они могут возникать и в другое время. Некоторые сензитивные периоды начинаются и завершаются еще до рождения – например, развитие осязания, основанное на ощущениях ребенка в материнской утробе (см. главу 11). Многие наступают вскоре после рождения, например, первое взаимодействие с близкими людьми формирует мозговые связи, реагирующие на стресс (см. главу 26). Другие сензитивные периоды, скажем обучение грамматическим аспектам языка, продолжаются до конца детства и в подростковом возрасте.

Как мы описывали в главе 2, запрограммированные химические сигналы направляют аксоны к участкам-мишеням и обеспечивают формирование большого количества синапсов. После создания этих основных элементов жизненный опыт может влиять на дальнейшее развитие, контролируя активность аксонов и синапсов. Синапсы нейронов, которые чаще активируются, с большей вероятностью будут сохраняться и укрепляться благодаря пластичности биохимических проходов к клетке-мишени, в то время как неработающие синапсы (т.е. связи между двумя нейронами) слабеют или исчезают. Синаптическая активность также может вызывать рост или втягивание аксонных или дендритовых ответвлений. Клетки, которые активируются совместно, прочно связываются друг с другом (см. главу 21).

После завершения этих пластических изменений архитектура мозга меньше поддается модификации в будущем, либо потому, что дополнительные аксоны и синапсы больше недоступны, либо потому, что биохимические проводящие пути, определяющие активность синапсов, изменяются с возрастом. В этом отношении мозг использует сенсорный опыт для формирования связей в нервной цепи, отсекая ненужные связи и поддерживая наиболее прочные и активные для сохранения схем восприятия и поведения, соответствующих индивидуальному окружению ребенка.

Ненужные синаптические связи удаляются в детстве. Так, общее количество синапсов в первичной зрительной коре головного мозга быстро возрастает с рождения до кульминации в возрасте 8 месяцев, а затем постепенно уменьшается вплоть до 5 лет – по мере развития зрительных способностей (см. главу 10). Максимальное снижение количества синапсов в этом регионе мозга происходит в возрасте от 5 до 11 лет (мы точно не знаем, когда именно, поскольку дети от 6 до 10 лет не подвергались обследованию). В лобной коре головного мозга плотность синапсов остается высокой как минимум до 7 лет, немного уменьшается к 12 годам и достигает уровней взрослого человека к 14–15 годам (см. главу 9). Не вполне ясно, что происходит между 7 и 12 годами.

Процесс устранения синапсов гораздо подробнее изучен у других приматов, и результаты в целом согласуются с фрагментарными данными по исследованию людей. У макак-резусов взрывной рост синапсов в первые несколько месяцев после рождения сменяется сначала постепенным, а потом ускоряющимся уменьшением их количества в детстве. Взрослый уровень плотности синапсов наблюдается после достижения половой зрелости. Хотя этот рост у животных имеет сходные тенденции, уменьшение происходит по разным графикам у разных особей, подкрепляя идею о том, что именно события в окружающей среде влияют на процесс устранения синапсов.

Во всех областях коры головного мозга, изученных у обезьян, развитие синапсов идет по сходному временно́му графику. Еще неясно, можно ли применить этот принцип одновременного развития синапсов по отношению к детям. Сканирование мозга на стадии развития серого вещества, где находятся все синапсы, показывает, что лобные доли достигают своего окончательного объема несколько позже, чем зрительные участки коры головного мозга{Они расположены в затылочных долях. – Прим. ред.}. Однако из-за возрастного пробела в подсчете человеческих синапсов и расхождений между индивидуумами свидетельства в поддержку этой позиции являются неполными. Так или иначе, измерение энергии мозга у детей показывает, что разница в сроках развития различных участков коры сравнительно мала и что устранение синапсов продолжается на протяжении всего детства (см. выше врезку: «Знаете ли вы? Мозг вашего ребенка потребляет половину энергии организма»).

Чтобы разобраться в том, как опыт влияет на синаптические изменения во время сензитивного периода, мы должны обратиться к исследованиям на лабораторных животных. Амбарные совы охотятся в темноте и должны точно определять источник звука, чтобы знать положение своей добычи. Они делают это, сравнивая разницу во времени поступления звукового сигнала между левым и правым ухом, поскольку звук, доносящийся слева, достигает левого уха раньше, чем правого, и наоборот. Более сложный расчет верхнего или нижнего положения источника звука проводится по различиям громкости, создаваемым формой ушной раковины. Мозг совы получает информацию о расхождениях во времени и перепадах громкости и использует ее для создания мозговой карты звукового источника. Поскольку поступающая информация зависит от индивидуальных характеристик, таких как размер головы и форма уха, которые изменяются по мере роста животного, ее нельзя определить заранее, поэтому естественное картирование происходит в процессе развития.

Восприятие не является пассивным даже у маленьких детей. Мозг вашего ребенка имеет определенные предпочтения относительно того, что он должен усваивать на разных этапах развития.

Для «калибровки» слуховой карты мозг совы дополнительно обрабатывает зрительную информацию. В ходе эксперимента исследователи снабжали совят призматическими очками, которые визуально смещали предметы в одну сторону. Сначала, пытаясь передвигаться с надетыми очками, птицы делают массу ошибок, но постепенно мозг адаптируется к искажающим очкам, смещая свою визуальную карту для отражения новой реальности. Карта звукового пространства тоже смещается как результат реакции на призматические очки, хотя слуховая информация остается неизменной.

Этот сдвиг происходит потому, что нейроны, принимающие информацию о времени и громкости, протягивают свои аксоны и соединяются с новыми нейронами в другой части карты. Прежние связи остаются на месте, хотя их синапсы ослабевают, что позволяет совам вернуться к старой схеме вещей после того, как с них снимают очки. Такая пластичность восприятия имеет место во время сензитивного периода, примерно до 7 месяцев. Взрослым, чей сензитивный период завершился, гораздо труднее перестроить связи, поскольку их аксоны ограничены меньшим участком мозга и нейронная цепь уже не может переносить сигналы за пределы диапазона, установленного в юности.

Знаете ли вы? Пределы пластичности мозга

Оптимистичные авторы популярных книг превозносят чудеса гибкости человеческого мозга. Мысль о том, что жизненный опыт производит значительные изменения в мозге, звучит заманчиво, так как питает надежду, что люди могут учиться и развиваться в течение всей жизни, преодолевая одно препятствие за другим. История о безграничных возможностях обладает почти волшебной привлекательностью для американцев. Но пришло время отступить в сторону и внимательно рассмотреть доказательства.

Даже младенцев нельзя считать чистыми грифельными досками, чей мозг и поведение является невероятно пластичным. До того, как сенсорный опыт начинает оказывать влияние на мозг ребенка, нейроны учатся «общаться» друг с другом через синаптические связи. Программа развития уточняет схемы связей, общие для всех людей.

При отсутствии генетических ошибок или искажений в развитии внешние клетки глаз направляют свои аксоны в зрительные зоны таламуса, который передает информацию в первичную зрительную кору головного мозга. Аксоны, которые переносят сигналы от чувствительных к прикосновению рецепторов на кончиках пальцев, занимают большие площади соматосенсорной коры, чем аксоны, передающие сигналы от менее чувствительных локтей, и так далее. В большинстве случаев схемы связей поддаются адаптации, но в некоторых случаях дела обстоят иначе. Так, у слепых людей части зрительной коры могут переходить под контроль соседних регионов и использоваться для совершенно других функций.

Сходная перестройка позволяет людям оправляться после инсульта, используя другую часть мозга вместо поврежденного участка, но если ущерб значителен, выздоровление будет неполным.

Если адаптация за пределами сензитивного периода вообще возможна, то она обычно требует не просто реакции на внешние стимулы. Например, взрослые, чье зрение ослаблено из-за амблиопии (также известной как «затуманенное зрение»), могут улучшить его после активной концентрации на сложных задачах, что далеко не равнозначно беспрепятственному развитию такой же способности у детей. Аналогично, вы можете заняться перепланировкой готового дома, но гораздо легче вносить изменения во время строительства.

В некоторых случаях повторное обучение мозга в зрелом возрасте является возможным, но это медленный и трудный процесс, который имеет свои издержки наряду с преимуществами. И, наконец, самое важное. Если бы повседневный опыт мог легко изменять ваш мозг, то вы бы рисковали утратой с трудом обретенных знаний, способностей и воспоминаний, которые приобрели раньше.

Один из основных принципов развития мозга состоит в том, что простейшие строительные кирпичики укладываются первыми. Впоследствии на этом фундаменте возникает надстройка из более сложных процессов. Например, участки зрительной коры, определяющие края и тени, становятся активными до того, как другие участки начинают интерпретировать эти контуры в виде реальных предметов. По этой причине для зрения существует не один, а несколько сензитивных периодов, каждому из которых необходим опыт для развития отдельного участка зрительной коры. Если этот опыт оказывается недоступным для своевременного завершения процесса, сензитивный период обычно растягивается, что приводит к замедленному взрослению данной мозговой цепи и всех остальных, которые зависят от нее. В конце концов окно возможностей закрывается, и ущерб может стать невосполнимым.