Согласно новому исследованию Penn Medicine, развитие мозга происходит не равномерно по всему мозгу, а в соответствии с недавно выявленной последовательностью развития. Области мозга, поддерживающие когнитивные, социальные и эмоциональные функции, остаются податливыми - или способными изменяться, адаптироваться и перестраиваться - дольше, чем другие области мозга, что делает молодых людей чувствительными к социально-экономической среде в подростковом возрасте. Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Исследователи проследили с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), как протекают процессы развития в мозге человека в возрасте от 8 до 23 лет. Полученные результаты указывают на новый подход к пониманию порядка, в котором отдельные области мозга демонстрируют снижение пластичности в процессе развития.
Пластичность мозга означает способность нейронных цепей - связей и путей в мозге, отвечающих за мысли, эмоции и движения, изменяться или реорганизовываться в ответ на внутренние биологические сигналы или внешнюю среду. Хотя общеизвестно, что у детей пластичность мозга выше, чем у взрослых, данное исследование дает новое представление о том, где и когда происходит снижение пластичности мозга в детском и подростковом возрасте.
Результаты показывают, что снижение пластичности мозга происходит раньше всего в сенсорно-моторных областях, таких как зрительные и слуховые области, и позже в "ассоциативных" областях, таких как области, вовлеченные в мышление высшего порядка (решение проблем и социальное обучение). В результате, области мозга, поддерживающие исполнительные, социальные и эмоциональные функции, оказываются особенно податливыми и восприимчивыми к окружающей среде в раннем подростковом возрасте, поскольку пластичность проявляется позже в развитии.
"Изучение развития мозга в живом человеческом мозге - сложная задача. Большая часть представлений нейробиологов о пластичности мозга во время развития фактически получена из исследований, проведенных на грызунах. Но мозг грызунов не имеет многих из тех областей, которые мы называем ассоциативными областями человеческого мозга, поэтому мы меньше знаем о том, как развиваются эти важные области", - сказал автор исследования Теодор Д. Саттертуэйт, доктор медицинских наук, доцент психиатрии Маклюр в Медицинской школе Перельмана при Пенсильванском университете и директор Пенсильванского центра информатики и нейровизуализации продолжительности жизни (PennLINC).
Чтобы решить эту проблему, исследователи сосредоточились на сравнении результатов предыдущих исследований на грызунах с результатами МРТ-изображений молодежи. Предыдущие исследования, изучавшие поведение нейронных цепей при их пластичности, выявили, что пластичность мозга связана с уникальным паттерном "внутренней" активности мозга. Внутренняя активность - это нейронная активность, возникающая в той части мозга, которая находится в состоянии покоя или не задействована внешними стимулами или умственной задачей. Когда область мозга менее развита и более пластична, в ней, как правило, больше внутренней активности, и эта активность также более синхронизирована. Это происходит потому, что больше нейронов в регионе активны, и они, как правило, активны в одно и то же время. В результате измерения волн мозговой активности показывают увеличение амплитуды (или высоты).
"Представьте себе, что отдельные нейроны в области мозга подобны инструментам в оркестре. Когда больше инструментов начинают играть синхронно, уровень звука в оркестре повышается, и амплитуда звуковой волны становится выше", - говорит первый автор исследования Валери Сиднор, аспирант кафедры неврологии. "Как децибел-метры могут измерять амплитуду звуковой волны, так и амплитуда внутренней активности мозга может быть измерена с помощью функциональной МРТ, пока дети просто отдыхают в томографе. Это позволило нашей команде безопасно и неинвазивно изучить функциональный маркер пластичности мозга у молодежи".
Проанализировав снимки МРТ более 1000 человек, авторы обнаружили, что функциональный маркер пластичности мозга снижался в раннем детстве в сенсорно-моторных областях, но не снижался до середины подросткового возраста в ассоциативных областях.
"Эти медленно развивающиеся ассоциативные области также являются жизненно важными для когнитивных достижений детей, социального взаимодействия и эмоционального благополучия", - добавил Саттертуейт. "Мы действительно начинаем понимать уникальность программы длительного развития человека".
"Если область мозга дольше остается податливой, она может оставаться чувствительной к влиянию окружающей среды в течение более длительного периода развития", - сказал Сиднор. "В данном исследовании были найдены доказательства именно этого".
Авторы изучили взаимосвязь между социально-экономическим окружением молодежи и тем же функциональным маркером пластичности. Они обнаружили, что по ходу развития влияние окружающей среды на мозг не было ни однородным по регионам, ни статичным. Скорее, влияние среды на мозг менялось по мере того, как происходило определенное развитие.
Очень важно, что социально-экономическое окружение молодых людей в целом оказывало большее влияние на развитие мозга в ассоциативных областях в период позднего созревания, и это влияние было наибольшим в подростковом возрасте.
"Эта работа закладывает основу для понимания того, как окружающая среда формирует траектории нейроразвития даже в подростковом возрасте", - сказал Барт Ларсен, доктор философии, постдокторский исследователь PennLINC и соавтор исследования.
Сиднор уточнил: "Мы надеемся, что изучение пластичности развития поможет нам понять, когда программы обогащения среды окажут благоприятное воздействие на траекторию нейроразвития каждого ребенка. Наши результаты подтверждают, что программы, разработанные для смягчения неравенства в социально-экономической среде молодежи, остаются важными для развития мозга весь подростковый период”.
ScienceDaily, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
