События в раннем периоде жизни и развитие мозга - взаимосвязь

Ранее мы обсуждали, какую роль играют опыт и окружающая среда в период внутриутробного развития и после рождения в процессах развития и созревания мозга. В этих статьях на сайте мы рассмотрим, как неблагоприятный опыт, травмы и воздействия наркотических веществ приводят к аномалиям и нарушениям развития нервной системы.

Если многогранный или богатый опыт в раннем возрасте может стимулировать рост мозга и влиять на дальнейшее поведение, то, вероятно, и бедный и ограниченный опыт в этом возрасте приведет к замедлению развития и роста мозга и также окажет влияние на поведение. Чтобы изучить последствия таких ограничений, Дональд Хебб и коллеги (Clarke et al., 1951) поместили молодых шотландских терьеров в темноту с минимально возможной стимуляцией и сравнили их поведение с поведением собак, выращенных в обычных условиях.

Когда собак, выращенных в условиях отсутствия зрительной стимуляции, (что по современным стандартам является совершенно неэтичным), позже поместили в обычную среду, оказалось, что их поведение стало крайне необычным. Они практически не реагировали на людей или других собак и даже, казалось, утратили болевые ощущения. Даже уколы булавками (что тоже является неэтичным) не вызывали у них никакой реакции.

Когда животных протестировали с помощью теста на интеллект Хебба— Уильямса, адаптированного для собак, эти животные показали ужасные результаты. Они не смогли освоить выполнение задач, которые легко решали собаки, выросшие в благоприятных условиях.

Результаты последующих исследований показали, что лишение молодых животных визуальной стимуляции и в особенности контакта с матерью, оказывают разрушительное влияние на развитие поведения и, предположительно, мозга. Остин Ризен (1982) и его коллеги тщательно обследовали животных, выращенных в темноте. Они обнаружили, что после зрительной депривации в раннем возрасте, даже в случае нормальной работы глаз, животные могут оказаться функционально слепыми.

Отсутствие визуальной стимуляции приводит к атрофии дендритов на нейронах коры, что противоположно процессам, наблюдаемым в мозге животных, выращенных в обогащенной зрительными стимулами среде.

Не только отсутствие отдельной сенсорной стимуляции отрицательно влияет на развитие мозга, но и отсутствие более сложных переживаний также отрицательно сказывается на развитии. В 1950-х гг. Гарри Харлоу (Harlow, 1971) начал первые систематические исследования на лабораторных животных, касающиеся влияния деприваций. (Депривация (от лат. deprivatio — потеря, лишение) — сокращение либо полное лишение возможности удовлетворять основные психофизиологические либо социальные потребности) Харлоу показал, что детеныши обезьян, выращенные без материнского (или отцовского) контакта, во взрослом возрасте демонстрируют крайне нетипичное интеллектуальное и социальное поведение.

Харлоу изолировал детенышей обезьян от матерей вскоре после рождения и выращивал их в индивидуальных клетках. Пожалуй, самый поразительный эффект можно было наблюдать во взрослом возрасте, когда эти животные оказались совершенно не способны наладить нормальные отношения с другими животными. К сожалению, Харлоу не провел анатомических исследований мозга обезьян, выращенных в условиях социальной депривации. Можно предположить, что произошла атрофия корковых нейронов, особенно в тех областях лобных долей, которые связаны с социальным поведением.

Ученик Харлоу Стивен Суоми обнаружил широкий спектр гормональных и неврологических отклонений у обезьян, выросших без материнского ухода, включая определенные эпигенетические изменения (см. обзор Dettmer & Suomi, 2014).

Дети, которые росли в обедненной стимулами среде и подвергались жестокому обращению или пренебрежению, в дальнейшем оказывались в очень неблагоприятном положении. В предыдущем разделе мы обсуждали влияние обедненной среды на развитие речи у детей. Это касается интеллектуального и моторного развития детей, выросших в ужасных условиях, как описано в отдельной статье на сайте (просим пользоваться формой поиска выше).

И хотя некоторые утверждают, что при наличии желания и стремления дети могут преуспеть как в школе, так и в жизни, все же отклонения в развитии могут вызвать безвозвратные изменения в мозге. Общество не должно игнорировать влияние среды на развитие наших детей.

Стресс в раннем возрасте, в том числе и во время внутриутробного развития, оказывает большое влияние на поведение ребенка в дальнейшей жизни. Стресс может влиять на экспрессию определенных генов, например генов, связанных с обратным захватом серотонина (5-гидрокситриптамина, или 5-НТ). В свою очередь, изменение активности серотонина может оказать серьезное влияние на реакцию мозга в ответ на стрессовые переживания в старшем возрасте.

В результате стресса, пережитого в раннем возрасте, у человека может появиться предрасположенность к разным поведенческим расстройствам, например депрессии (Tottenham, 2014). Стресс в раннем возрасте может оставить отпечаток на структуре мозга: миндалевидное тело увеличивается, а гиппокамп остается маленьким (Charil et ah, 2010). Изменения в анатомии лобных долей, связанные с развитием депрессивных и тревожных расстройств, могут происходить под влиянием эпигенетических факторов, описанных в отдельной статье на сайте - просим пользоваться формой поиска выше.

а) Влияние неблагоприятного опыта на пренатальное развитие. Как уже было отмечено в отдельной статье на сайте (просим пользоваться формой поиска выше), на развитие мозга могут оказывать влияние опыт родителей до зачатия или переживания матери или плода во время беременности. Поскольку во время внутриутробного развития процессы формирования и созревания происходят очень быстро, не стоит удивляться, что степень влияния того или иного события на мозг зависит от конкретной стадии развития.

Как правило, ЦНС особенно чувствительна к воздействиям на 4-8-й неделе гестации, в период формирования нервной трубки. Она остается подверженной влиянию в течение всего периода нейрогенеза в головном мозге, который продолжается до конца второго триместра беременности. В предыдущем разделе вы познакомились с доказательствами влияния окружающей среды на нейронную структуру мозга животных. Работа Роббин Гибб и коллег (2014) показала, что содержание беременных крыс в обогащенной стимулами среде (рис. ниже, А) приводит к повышению плотности дендритных шипиков в коре головного мозга потомства, подобное происходит и когда животных помещают в те же условия уже в зрелом возрасте.

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

Как мы уже отмечали, пренатальный опыт может привести к аномальному поведению у детей и взрослых. Все знают, что неблагоприятные влияния во время беременности, стресс во время, незадолго или после родов являются факторами риска развития поведенческих расстройств в более позднем возрасте (см. Bock et al., 2014). Даже такие события, как стресс или употребление наркотических и лекарственных веществ до зачатия, могут привести к разным эпигенетическим эффектам у потомства.

Обычно считают, что значение имеет только воздействие на материнский организм, но сейчас все больше данных указывает на то, что опыт отцов, приобретенный до зачатия, также влияет на формирование и созревание мозга детей и, возможно, приводит к развитию фетального алкогольного синдрома (ФАС) (например, Zuccolo et al., 2016).

Более того, исследования, проведенные на лабораторных животных, свидетельствуют о большем влиянии на развитие потомства опыта отца, чем матери (например, Dias & Ressler, 2014). Одно из возможных объяснений заключается в том, что накопленный мужчиной до зачатия опыт может изменить зародышевую линию или генетический материал клеток, передаваемый из поколения в поколение. Например, генетический материал в сперматозоиде или яйцеклетке является частью зародышевой линии.

Яйцеклетки взрослой женщины практически не подвержены влиянию приобретенного опыта, потому что они формируются на ранних этапах развития организма, но сперматозоиды постоянно обновляются, и поэтому экспрессия генов в них с большей вероятностью может меняться и переходить к потомству. Тем не менее материнский опыт, полученный до зачатия, может напрямую повлиять на потомство, так как приводит к изменениям в поведении матери по отношению к своему ребенку или меняет ее реакцию на стресс, что, в свою очередь, влияет на развитие мозга потомства.

б) Клинические аспекты. Румынские сироты. В 1970-х гг. в Румынии руководство страны объявило вне закона все формы контроля над рождаемостью и запретило аборты. Естественным результатом этого указа стало рождение более 100 000 нежелательных детей, которых отдали на воспитание в государственные детские дома. Условия в них были ужасающими. У детей была крыша над головой, они были одеты и накормлены, но у них практически полностью отсутствовала исследовательская активность.

Они постоянно находились в кроватках, с небольшим количеством игрушек, если таковые вообще были, и практически не общались с перегруженными воспитателями, на попечении каждого из которых было 20-25 детей. Вместо купания детей чаще всего обливали холодной водой из шланга.

В 1990-е гг. в жизнь этих детей вмешались другие страны. Сотни из них были помещены в приемные семьи по всему миру, преимущественно в США, Канаде и Великобритании. По прибытии в приемные семьи эти сильно обездоленные дети были тщательно обследованы. У них были выявлены систематическое недоедание, хронические респираторные и кишечные инфекции, а также серьезные нарушения развития.

В Британии Майкл Раттер с коллегами (Ruffer et al., 1998) обследовали сирот и выявили уменьшение в размере 2-х стандартных отклонений по сравнению со средними показателями у детей того же возраста: веса, роста и окружности головы (в качестве очень грубой меры размера мозга). Согласно шкалам моторного и когнитивного развития, большинство детей имели явные нарушения развития.

Прогресс, достигнутый этими детьми за 2 года жизни в приемных семьях, был ошеломляющим. Рост и вес, в среднем, приблизились к значениям нормы, хотя размеры окружности головы все же оставались ниже нормальных значений. Многие дети успешно прошли тест на двигательное и когнитивное развитие. Но у значительного числа детей по-прежнему наблюдались признаки умственной отсталости. Что вызвало подобные различия в процессах восстановления после пребывания в детском доме?

Ключевым фактором был возраст усыновления. Дети, усыновленные в возрасте до 6 месяцев, продемонстрировали более высокие результаты тестирования, чем дети, которых усыновили позже. В Канаде Элинор Эймс (Ames, 1997) протестировала детей из Румынии в возрасте 4,5 лет, которые были усыновлены до достижения ими 4 месяцев. Средний показатель IQ по Стэнфорд—Бине у этих детей составлял 98 баллов. Соответствующие по возрасту канадские дети имели средний балл, равный 109. Исследования с помощью методов нейровизуализации мозга показали, что у детей, усыновленных в более старшем возрасте, размер мозга меньше обычного.

Чарльз Нельсон и коллеги (Berens & Nelson, 2015; Nelson et al., 2007; Smyke et al., 2012) проанализировали группу детей, оставшихся в Румынии. Независимо от того, попали ли дети в приемные семьи или остались в специализированных учреждениях, исследования выявили серьезные отклонения в развитии в 4-летнем возрасте. Возраст усыновления снова был чрезвычайно важен, но в исследованиях Нельсона критический возраст составил 24 месяца, а не 6, как в более ранних исследованиях.

Степень депривации в приютах Румынии, которой были подвергнуты дети в раннем возрасте, была экстремальной, но обследование детей, которые пережили менее экстремальные периоды в детских домах и были в последующем усыновлены, также показало наличие выраженных изменений в структурах головного мозга, особенно в лобной доле, гиппокампе и миндалевидном теле. Например, Аманда Ходель с коллегами (Hodel et al., 2015) обследовали разнородную группу усыновленных детей в возрасте 12-14 лет, которые приехали в Соединенные Штаты из Китая, Восточной Европы, России и Индии.

На момент исследования эти дети жили в своих приемных семьях, в среднем, около 12 лет, но у них все еще наблюдались отклонения в развитии префронтальной коры. Исследование Ходель показало, что префронтальная кора головного мозга может быть особенно уязвима к негативным воздействиям в раннем возрасте.

Мозг человека способен восстановиться после короткого периода депривации в раннем младенчестве, но более продолжительные периоды, превышающие 24 месяца, неизбежно вызывают серьезные отклонения в развитии и их невозможно полностью компенсировать. И хотя мозг после кратковременной депривации способен наверстать упущенное, тяжелая и длительная депривация приводит к формированию его малых размеров и появлению соответствующих поведенческих аномалий, особенно в когнитивном развитии и социальных навыках.

- Читать далее "Повреждение мозга и его развитие - взаимосвязь"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 10.9.2023