Опыт и корковая организация - взаимосвязь

Поведение формируется не только вследствие созревания определенных структур мозга, но и благодаря влиянию окружающей среды и личному опыту человека. Нейропластичность предполагает, что в мозге могут происходить изменения, по крайней мере, на микроскопическом уровне. Различные воздействия окружающей среды приводят к различиям в развитии мозга.

Например, культура, будучи важной составляющей частью среды обитания человека, может способствовать развитию человеческого мозга. Поэтому можно ожидать, что люди, выросшие в среде с разной культурой, будут иметь различия в строении мозга, что будет оказывать влияние на их поведение в течение всей жизни.

Пластичность в мозге наблюдается не только в ответ на внешние события, но и в результате внутренних изменений в организме, включая влияние гормонов, травм и генетических мутаций. На ранних этапах развития мозг особенно чувствителен к этим внутренним факторам, которые к тому же влияют на реакции мозга в ответ на внешние раздражители.

В статьях данного раздела сайта мы рассмотрим целый ряд факторов внешней и внутренней среды, оказывающих влияние на развитие мозга. И начнем с поиска ответа на вопрос: как именно опыт изменяет организацию мозга?

Исследователи могут изучать влияние опыта на мозг и поведение, помещая лабораторных животных в разные условия и затем сравнивая результаты. В одном из самых ранних подобных исследований Дональд Хебб (1947) взял домой группу молодых лабораторных крыс и выращивал их у себя на кухне. Контрольная группа росла в стандартных лабораторных клетках Университета Макгилла.

Крысы, которые росли в домашних условиях, в отличие от лабораторных животных, пережили много событий, к примеру, их прогоняла метлой возмущенная жена Хебба. Впоследствии, Хебб провел на обеих группах крыс специальный тест на интеллект, который заключался в обучении проходить серию лабиринтов, известных под названием «Лабиринты Хебба—Уильямса».

На рисунке 1 показан образец такого лабиринта. Домашние крысы справлялись с такими задачами намного лучше, чем крысы, выросшие в лабораторных клетках. Поэтому Хебб пришел к выводу, что опыт, несомненно, влияет на интеллект.

Рисунок 1. Лабиринт Хебба—Уильямса. В данном лабиринте крысу помещали на стартовую позицию (S), и животное должно было научиться находить еду в целевой точке (G). Исследователи могут передвигать стены лабиринта так, чтобы ставить перед животными новые задачи. Крысы, выращенные в обогащенных условиях, проходят такие лабиринты намного быстрее, чем крысы, выращенные в стандартных лабораторных клетках

На основе своего исследования Хебб пришел к выводу, что люди, выросшие в обогащенной стимулами среде, могут максимально развить свои интеллектуальные способности, в то время как люди, выросшие в бедных или недостаточно обеспеченных ресурсами условиях (как, например, это было описано в отдельной статье на сайте - просим пользоваться формой поиска выше), не смогут в полной мере раскрыть свой интеллектуальный потенциал.

Несмотря на довольно грубое обобщение, рассуждения Хебба кажутся вполне логичными. Но как мы определим, какая среда является обогащенной, а какая — бедной?

Люди, живущие в трущобах, как правило, имеют достаточно ограниченный доступ к формальным образовательным ресурсам (получается не очень обогащенная среда), но это не означает, что их среда обитания не ставит перед ними когнитивные задачи. То есть люди, выросшие в трущобах, лучше приспособлены к выживанию в трущобах, чем люди более высокого социального статуса. Делает ли людей, в определенном смысле, умнее такая способность адаптироваться к условиям проживания? Или они становятся более жизнеспособными?

С другой стороны, обитатели трущоб могут быть плохо приспособлены к студенческой жизни. Вероятно, это ближе к тому, что имел в виду Хебб, когда говорил, что обедненная среда ограничивает интеллектуальный потенциал. В реальности представления Хебба значительно повлияли на развитие дошкольных телевизионных программ, таких как «Улица Сезам», создающих обогащенную среду для детей, которые, в противном случае, имеют низкие шансы научиться читать в дошкольном возрасте.

В возрасте 36 месяцев средний словарный запас детей из среды с низким СЭС составляет менее одной трети от словарного запаса детей с высоким СЭС (400 против 1200 слов). Эта разница только увеличивается по мере взросления детей. Предполагается, что это результат отсутствия прямого индивидуального общения с воспитателями, кроме того, таким детям мало читают. По расчетам, к 4 годам дети с низким СЭС слышали примерно на 30 млн слов меньше, чем дети с высоким СЭС (см. обзор Kolb & Gibb, 2015)!

Более слабое развитие речевых навыков у детей из семей с низким СЭС коррелирует с размером речевых зон коры больших полушарий уже в возрасте 5 лет (Raizada et al., 2008). Патрисия Куль (2011) подчеркивает, что СЭС сам по себе не является фактором, влияющим напрямую на развитие речи и мозга. Скорее всего, СЭС влияет на возможность осваивать речь опосредованно, и это возвращает нас к тезису, выдвинутому Джеймсом Хекманом в отдельной статье на сайте - просим пользоваться формой поиска выше.

Семь десятилетий назад в своих исследованиях Хебб использовал обогащенные разными стимулами среды, но есть гораздо более простые действия, которые могут оказать влияние на развитие мозга. Тактильная стимуляция младенцев, когда их держат на руках, массируют или гладят, чрезвычайно важна не только для установления связи с родителями, но и для активации развития мозга. Показано, что тактильная стимуляция недоношенных детей ускоряет их рост и позволяет быстрее выписать из больницы. Лабораторные исследования демонстрируют, что груминг детенышей крыс по 15 мин 3 раза в день в течение первых 3 недель жизни также ускоряет рост и развитие.

Эти животные демонстрируют улучшенные моторные и когнитивные навыки во взрослом возрасте. Тактильная стимуляция также значительно ускоряет процессы восстановления после черепно-мозговых травм, полученных в раннем возрасте.

Гипотеза о том, что ранний опыт может оказать влияние на последующее развитие и поведение, кажется достаточно разумной, но остается вопрос: почему опыт имеет большое значение? Одной из причин этого является факт, что проживание каких-либо событий изменяет структуру нейронов, что особенно заметно в коре головного мозга. Нейроны у животных, выращенных в обогащенных условиях (рис. 2, А), являются большими по размеру и имеют большее число синапсов, чем у животных из обычных лабораторных клеток. Сравните нейроны, изображенные на рис. 2, Б.

Рисунок 2. Обогащенная среда — усиленное развитие. А. Обогащенная среда для группы из шести крыс позволяет животным свободно перемещаться в клетке и взаимодействовать друг с другом и с игрушками, которые меняются еженедельно. Б. Типичные нейроны теменной коры крыс, выращенных в обычной лабораторной клетке и в обогащенной окружающей среде; у последних примерно на 25% больше поверхность дендритов для формирования синапсов

Точно так же 3 недели тактильной стимуляции в младенчестве увеличивает количество синапсов в коре больших полушарий у взрослой особи.

По-видимому, увеличение числа синапсов является результатом усиления сенсорной обработки, происходящей при нахождении особи в обогащенной разными стимулами среде. В мозге животных, выращенных в обогащенных условиях, также формируется большее число астроцитов. И хотя исследования не затрагивают оценку влияния человеческой культуры напрямую, сделать определенные прогнозы о человеческом развитии на основании ее результатов несложно.

Теперь мы знаем, что опыт способен изменять мозг, поэтому, вероятно, разные события могут оказывать на мозг разное влияние. Возьмем, к примеру, музыкальное обучение, влияние которого подробно рассмотрено в отдельной статье на сайте - просим пользоваться формой поиска выше.

Раннее начало обучению музыке, так же как и раннее знакомство с речью, оказывает значительное влияние на развитие мозга. Считается, что идеальный (абсолютный) слух или способность воспроизводить музыкальную ноту без внешней привязки является результатом музыкального обучения в ранний период развития, когда мозг наиболее чувствителен к влиянию опыта.

Точно так же взрослые, которые с детства слушают только западную музыку, обычно находят восточную музыку своеобразной и не музыкальной, когда впервые сталкиваются с ней. Музыкальное образование, начатое в раннем возрасте, не только влияет на развитие мозга, но и замедляет процессы старения здорового мозга, как и изучение в раннем детстве второго языка. Все эти примеры демонстрируют изменения нейронов слуховой системы вследствие раннего воздействия музыки (см. Levitin & Rogers, 2005).

Потеря выраженной пластичности в мозге взрослого человека, не означает, однако, что он становится неизменным, постоянным. Новая среда и опыт все равно оказывают влияние на зрелый мозг, хотя медленнее и не так интенсивно, как это происходит у детей. Фактические данные показывают, что опыт влияет на мозг даже в пожилом возрасте, что, несомненно, является хорошей новостью для тех из нас, кто уже не ребенок (Kolb et al., 2003).

Мы вернемся к обсуждению влияния опыта и окружающей среды в контексте аномального развития мозга в отдельной статье на сайте - просим пользоваться формой поиска выше.

а) Исследование. Сочинение музыки продлевает молодость мозга. Музыка — это широко распространенный вид досуга, который, как известно, увеличивает пластичность мозга и может дать широкий спектр преимуществ, включая улучшение моторики, интеллекта и вербальных навыков, особенно если обучение музыке начинается в детстве.

Известно также, что музыка оказывает благотворное влияние на реабилитацию пациентов, перенесших инсульт, и людей с болезнью Паркинсона. В настоящее время существуют данные о том, что обучение музыке помогает нивелировать влияние процессов старения на мозг (см. обзор Herholz & Zatorre, 2012). Например, занятие музыкой уменьшает возрастное ухудшение некоторых когнитивных процессов, включая невербальную память и функционирование лобных долей.

Ларс Рогенмозер и его коллеги (Rogenmoser et al., 2018) использовали новый метод BrainAGE, в основе которого лежит МРТ, для исследования влияния обучения музыке на созревание мозга. В основе метода BrainAGE лежит база данных MPT-снимков структур всего мозга, которые объединяются по единому критерию — оценочному возрасту мозга.

Рогенмозер и его коллеги обнаружили, что по сравнению с музыкантами-профессионалами люди, далекие от музыки, или любители имеют более высокие оценки по BrainAGE, даже среди относительно молодых участников (средний возраст которых примерно 25 лет). Таким образом, раннее начало обучению музыке, по-видимому, снижает влияние процессов старения на мозг. У процедуры BrainAGE есть практическое применение, выходящие за рамки музыки. Используя этот метод, Катье Франке и его коллеги в серии работ показали, что увеличение оценочного возраста мозга является прогностическим признаком для деменции (см. Franke et al., 2014).

Помимо того что обучение музыке помогает сохранять мозг молодым, занятия музыкой можно использовать в качестве терапии для мозга, подвергающегося старению, чтобы он начал функционировать как более молодой. Возможно, вы не раз замечали, что маленькие дети часто сами начинают танцевать, когда слышат музыку.

Способность музыки стимулировать движение можно использовать в качестве терапии для восстановления такого поведения, как ходьба, у пациентов с болезнью Паркинсона. Слушая или даже мысленно вспоминая мелодию песен, такие пациенты могут двигаться вместе с музыкой, а не стоять на месте в попытках сдвинуться.

- Читать далее "Опыт и нейронные связи - взаимосвязь"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 7.9.2023