Младенчество мозга: как распускается цветок нового разума — «наука»
Человеческий мозг начинает обучаться, изучить окружающий мир и приспосабливаться к нему еще в утробе матери. Очень многое об этом ходе мы можем определить благодаря новому изучению, проводящемуся в Лондоне. Обозреватель BBC Future побывал в святая святых опыта.
Комнатка, в которой я нахожусь, мало напоминает кабину космического корабля.
За несколькими мониторами — группа исследователей, сосредоточенно настраивающих оборудование. Никто не говорит ни слова, только замечательные моторы гудят около нас.
Любите мечтать наяву? Выясняется, это полезно
02.01.2016Отечественная свобода воли — иллюзия?
02.01.2016Человек, что изучает зло
02.01.2016Как отправить Email из мозга в мозг
02.01.2016Как же мы совершаем это необычное путешествие? До недавнего времени нейробиологи знали мало о младенчестве мозга.
Но благодаря проекту «Развитие коннектома человека» у ученых появляется информация об этом серьёзном периоде людской судьбе.
При помощи новейших технологий они отслеживают развитие младенческого мозга — от последних месяцев в материнской утробе до появления на свет, а также в течение пара последующих недель.
Получив разрешение от одного из основных исследователей проекта Дэвида Эдвардса, я пришел в лабораторию, дабы составить собственное представление об их работе.
Данный проект стартовал в 2013 году при участии трех наибольших исследовательских институтов Британии — Королевского колледжа Лондона, Оксфордского колледжа университета и Имперского Лондона.
«Коннектом» в его заглавии относится к сложным нейронным сетям, каковые предположительно несут ответственность за обработку поступающей в мозг информации.
Еще один перспективный проект, в этом случае в Соединенных Штатах, посвящен картографированию коннектома взрослого мозга — тогда как лаборатория Эдвардса исследует развитие мозга в годы и первые месяцы, чтобы выяснить, как растут нейронные сети у младенцев.
Встречая меня в больничном отделении, исследователи говорят, что днем ранее в истории проекта произошло серьёзное событие — число младенцев, каковые прошли через нужную для изучения процедуру магнитно-резонансной томографии, перевалило за сотню.
Всего же нужно обследовать приблизительно тысячу детей. Кое-какие томограммы были сделаны еще до рождения этих младенцев, пока плод пребывал в материнской утробе.
Это нелегкое дело: поймать плод в состоянии полного спокойствия получается редко, а перемещение ведет к нечеткому сигналу томографа, так что ученым было нужно придумать затейливую математическую формулу для компенсации внутриутробной физкультуры.
Сейчас исследователи трудятся с младенцем, появившимся менее 24 часов назад. Его только что покормили, и шум в помещении его совсем не тревожит.
«Он уснул сам и всем доволен», — говорит мне Мишель Слит, начальник клинического изучения.
Перед тем как поместить мальчика в томограф, лаборанты обернули его в комфортный кокон и поместили около его головы надувную подушку, дабы приглушить жужжание аппарата.
Жужжание сопровождает работу замечательных магнитов, разрешающих томографу отследить перемещение неизменно сталкивающихся между собой молекул воды в мозге.
Потому, что вода лучше перемещается на протяжении нейронных связей, в следствии получается подробное изображение аксонов — долгих отростков нервных клеток, по которым идут импульсы.
По словам Дэвида Эдвардса, это собственного рода «мозговая карта метро» — на ней изображены главные проводящие дороги, передающие электрические импульсы от одного отдела мозга к второму.
Направляя поток информации, они закладывают базу отечественных когнитивных свойств.
Обследование не всегда идет по замыслу. В большинстве случаев, один из десяти младенцев просыпается в течение двух-трех часов, каковые занимает процедура, и не имеет возможности опять уснуть — а это значит, что время было израсходовано напрасно.
«Нам необходимы весьма терпеливые и спокойные радиологи», — говорит Эдвардс. Но при успехе полученная информация делается серьёзным дополнением растущего массива информации о зарождающемся разуме.
«Мы очень признательны за каждую томограмму — все они крайне важны», — додаёт Слит.
В оригинале данной статьи на английском вы отыщете видеоролик авторства Дафниса Баталя из Королевского колледжа Лондона, разрешающий посмотреть на мозг новорожденного в трехмерной проекции — как снаружи, так и изнутри.
В случае если задуматься о том, что многие связи через чур мелки в диаметре и их нельзя увидеть в таком разрешении, невольно осознаёшь, из-за чего мозг иногда именуют «самым сложным объектом на Земле».
Не смотря на то, что проект «Развитие коннектома человека» неповторим по задачам и масштабу, существуют и другие проекты, цель которых — определить больше о первых месяцах развития мозга.
В частности, мы сейчас знаем, что младенцы начинают изучать и изучить мир задолго до рождения.
Применяя разные разработки измерения нейронной активности плода в реальном времени, ученые установили, что мозг еще не появившихся младенцев, по всей видимости, реагирует на броские громкие звуки и вспышки света.
Помимо этого, в последнем триместре беременности они, наверное, обучаются распознавать успокаивающие звуки материнского голоса и музыкальную заставку ее любимого телевизионного сериала.
Быть может, они кроме того смогут попытаться сравнительно не так давно съеденные ей блюда: так, вкус чеснока предположительно попадает в околоплодные воды.
В следствии младенцев, начинающих питаться взрослой едой, обычно притягивает запах блюд, каковые мать ела на протяжении беременности.
Отечественная свойство к обучению возрастает по окончании того, как мы покидаем материнскую утробу.
В первые дни судьбы ребенок уже прислушивается к звукам речи и начинает распознавать структуру умильного воркования собственных своих родителей, закладывая базу собственного понимания грамматики языка.
Приблизительно тогда же мозг вовсю настраивает эти пучки новых нейронных связей, в один момент отращивая и укорачивая аксоны по мере умственного новых развития и наработки навыков; его задача — создание максимально действенных нейронных сетей.
На данный момент исследователям, трудящимся под управлением Дэвида Эдвардса, приходится корректировать собственную методику в ходе изучения, но ученый сохраняет надежду, что в будущем покажется возможность сравнить томограммы мозга с результатами тестирования когнитивных свойств детей.
К примеру, посредством несложных игр возможно оценить такие характеристики, как внимательность, скорость реакции на скорость и движение обучения, и на основании этих разрешённых составить базисное представление о когнитивных свойствах ребенка.
взглянуть на коннектом этого ребенка, возможно будет сделать выводы о том, отражают ли его способности имеющиеся различия в нейронных связях.
По профессии Эдвардс доктор, исходя из этого основной вопрос для него — результаты изучения детей, прошедших через те либо иные сложности в развитии.
Прежде всего его интересовали недоношенные дети. Он утвержает, что поражает их жизнестойкость: мозг рожденных преждевременно младенцев обычно начинается на удивление деятельно.
«Они покинули материнскую утробу на три-четыре месяца раньше, чем положено, перенесли массу перегрузок, исходя из этого тот факт, что мозг их выглядит нормально, совсем немыслим», — говорит он.
Однако, Эдвардс пытается определить, существуют ли более узкие различия в нейронных связях, каковые имели возможность бы сказаться на развитии таких детей по мере взросления.
Как пример он показывает на особенно плотный пучок волокон, соединяющих область в центре головного мозга называющиеся таламус и кору головного мозга — его складчатую поверхность.
«Таламус — это интернет-портал мозга, обрабатывающий исходящую и всю входящую данные», — поясняет Эдвардс.
Таламус собирает данные от органов эмоций, осуществляет контроль ее пересылку между разными областями, и передает результаты отечественному телу, руководя так отечественным поведением.
«Эти связи деятельно растут во время, в то время, когда ребенок находится в отделении интенсивной терапии, исходя из этого с медицинской точки зрения изучение их воображает громадную сокровище», — заключает он.
Быть может, более не сильный связи в данной области могут служить индикатором потенциальных когнитивных трудностей у ребенка в будущем.
Дэвид Эдвардс кроме этого сохраняет надежду, что изучение окажет помощь пролить свет на такие медицинские неприятности, как шизофрения, депрессия и аутизм — нельзя исключать, что их провоцируют маленькие трансформации нейронных связей в мозге больных довольно обычной конфигурации.
«Как нам известно, структуры, которые связаны с этими состояниями, закладываются в последние три месяца беременности», — говорит Эдвардс.
Это отклонения, каковые иногда проявляются только через пара лет либо кроме того десятилетий по окончании рождения.
Но в полной мере быть может, что в истории конкретной семьи уже были случаи аналогичных отклонений. Тогда исследователи смогут заняться поиском маленьких различий, каковые возможно являются факторами развития у детей психологических болезней.
Само собой разумеется, технологии всегда развиваются, и через десятилетие, по словам Эдвардса, отечественные нынешние открытия могут быть устаревшими.
Но любой путь испытывает недостаток в карте, и эти первые томограммы оказывают помощь проложить дорогу для новых изучений.
Отечественный разговор заканчивается, и я слышу детский плач — малыша только что вынули из томографа. Он проснулся, покинул собственный комфортный кокон и снова столкнулся с непривычной действительностью — но родители готовы его утешить.
Когда эти обработают, ребенок возьмёт копию собственной томограммы — снимок его зарождающегося разума, в первый раз попавшего в данный дивный новый мир.
