Три подхода к изучению процессов развития головного мозга

Развитие мозга и поведения идут параллельно, и в связи с этим ученые предполагают существование тесной взаимосвязи между этими процессами. Поведение, меняющееся под действием определенных событий, должно схожим образом влиять и на структурное развитие мозга, и наоборот.

В процессе развития мозга нейроны становятся все более и более замысловато связанными между собой, и эта усложняющаяся сеть связей лежит в основе усложнения форм поведения. На основе таких наблюдений ученые выделили три подхода к изучению взаимосвязи строения мозга и поведения:

1. Развитие определенных структур мозга можно соотнести с появлением определенных форм поведения.

2. Развитие поведения можно предсказать, исходя из знаний о формирующихся нейронных связях.

3. Можно исследовать такие факторы, как гормоны, повреждения или социально-экономический статус (СЭС), которые могут оказывать влияние и на развитие мозга, и на поведение.

а) Изучение взаимосвязи между развитием структур мозга и появлением новых форм поведения. Мы можем изучать развитие структур головного мозга и соотносить их с появлением специфических форм поведения. Так, развитие определенных структур мозга связано с формированием определенных форм поведения, скажем, хватания или ползания у младенцев. По мере созревания конкретных структур мозга возникают и развиваются их функции, что находит проявление и в поведении, которое мы можем наблюдать.

Структуры головного мозга, которые развиваются быстро в онтогенезе (например, зрительная система), начинают функционировать раньше, чем структуры, которые развиваются медленнее (например, необходимые для речи). Поскольку развитие мозга у человека продолжается вплоть до зрелого возраста, некоторые навыки появляются или развиваются довольно поздно. Так, некоторые когнитивные способности, контролируемые лобными долями, развиваются одними из последних.

Например, способность эффективно планировать свои действия, необходимая для решения многих задач, включает организацию ежедневных действий или составление плана путешествия.

В лабораторных условиях навыки планирования можно оценить с помощью теста «Ханойская башня» (рис. ниже). Задача состоит в следующем: нужно спланировать действия так, чтобы, последовательно перемещая цветные диски, достичь целевой конфигурации за минимальное число ходов. Большинство 10-летних детей могут решать только простые варианты этой задачи, но более сложные, как на рис. 1, могут эффективно выполняться только по достижении ими 15-17-летнего возраста.

Тестирование уровня развития когнитивных способностей. «Ханойская башня» представляет собой математическую головоломку, состоящую из трех стержней и нескольких дисков разного диаметра. Задача состоит в том, чтобы расположить диски на стержнях, как на образце, совершив минимальное число ходов. При этом нужно придерживаться следующих правил: 1) одномоментно можно перемещать только один диск и 2) нельзя ставить диск с большим диаметром поверх диска меньшего размера

Нет ничего удивительного в том, что подростки часто кажутся нам неорганизованными. Просто их способность планировать действия еще не сформировалась полностью.

Взрослые люди, после повреждения лобных долей, также не справляются с тестом «Ханойская башня». Это свидетельствует о том, что нельзя относиться к детям, как к маленьким версиям взрослого человека, которые должны освоить соответствующие «правила» поведения. Мозг ребенка сильно отличается от мозга взрослого человека, поэтому нельзя сопоставлять мозг людей разного возраста.

б) Взаимосвязь новых видов поведения с процессами созревания нервной системы. Мы можем взглянуть на исследование взаимосвязей с другой стороны и внимательно поискать в поведении проявления новых навыков, а затем можем сделать вывод о созревании определенных структур нервной системы. Например, когда у ребенка появляется речь, мы ожидаем обнаружить соответствующие изменения в областях мозга, контролирующих речевую функцию. И действительно, нейробиологи находят такие изменения.

Новорожденные и младенцы не говорят, и даже длительное обучение не приведет к появлению речи у таких маленьких детей, потому что структуры мозга, которые контролируют речь, еще не сформировались. Таким образом, по мере появления речи связанные с ней структуры в мозге заканчивают свое развитие.

Аналогичные рассуждения можно применить к развитию лобной доли. По мере того как структуры лобной доли созревают в подростковом и раннем взрослом возрасте, мы можем увидеть соответствующие изменения в поведении. Верно и обратное рассуждение: когда мы наблюдаем развитие новых навыков в подростковом возрасте, то позже мы делаем заключение, что они контролируются поздно созревающими нервными структурами и их связями.

в) Факторы, влияющие на функционирование мозга и поведение. Третий подход к исследованию взаимосвязей между мозгом и поведением, формирующимся в процессе развития, заключается в выявлении и изучении факторов, влияющих как на само поведение, так и на мозг. С этой точки зрения наличия полностью развитой области мозга недостаточно. Мы должны быть в курсе событий, определяющих функционирование этой структуры и запускающих поведение. К таким событиям относятся сенсорный опыт, травмы, действие гормонов, экспрессия генов, а также СЭС.

Логично сделать вывод: если один фактор влияет на поведение, то структуры мозга, измененные этим фактором, определяют данное поведение. Например, можно изучать влияние атипичной секреции гормонов на развитие определенных структур мозга и конкретное поведение. Впоследствии мы можем сделать вывод: так как наблюдаемое поведение проявляется в результате изменения конкретной структуры мозга, то она должна играть определенную роль в управлении поведением.

Так, тестостерон на ранних этапах развития вырабатывается только у мужской особи и приводит к изменениям в строении и функционировании определенных ядер гипоталамуса. Но если уровень тестостерона низок или его уровень повышается в другие периоды развития у мужчин или, наоборот, в критический период развития у женщин, структура гипоталамуса может изменяться, что может повлечь изменения в сексуальных предпочтениях и, возможно, в гендерной самоидентификации.

P.S. Отдельные статьи на сайте содержат подробное описание механизмов, осуществляющих контроль «нерегуляторного» поведения, включая половое поведение. (Русского аналога такого термина нет. Есть регуляторное поведение, управляемое гипоталамусом и направленное на выживание за счет поддержания гомеостаза и физиологического баланса в организме. В русской научной литературе выделяют поведение, регулируемое вегетативной нервной системой, и поведение, контролируемое ЦНС).

г) Закрепление изученного. Прежде чем продолжить, проверьте себя. Ответы на вопросы теста представлены ниже.
1. Развитие определенных структур мозга можно соотнести с появлением ___________ .
2. Развитие конкретных навыков предопределяет созревание.
3. Пять факторов, влияющих на функционирование мозга, — ___________ , ___________ , ___________ , ___________ и ___________ .
4. Что является основным ограничением, определяющим возникновение конкретных форм поведения?

д) Ответы на вопросы для самоконтроля:
1. Определенных форм поведения.
2. Нервных структур мозга и их связей.
3. В любом порядке: сенсорный опыт; травмы; гормоны; экспрессия генов, СЭС.
4. Определенные формы поведения не могут появиться до тех пор, пока не созреют конкретные структуры мозга.

- Читать далее "Развитие нервной системы человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 7.9.2023