Нейрофизиологические факторы как фундамент целостного развития ребенка
Обновлено: 02.05.2024
Нейрофизиологические факторы, определяющие эффективность учения обучающегося Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»
Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Лебедев Валерий Владимирович
В статье рассматриваются взаимосвязь функциональной полушарной асимметрии и сенсорных систем; нейрофизиологические факторы учения, их характеристические особенности, использование их в образовательной практике
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.Похожие темы научных работ по наукам об образовании , автор научной работы — Лебедев Валерий Владимирович
Сравнительный анализ функциональной асимметрии мозга мальчиков 13-16 лет разных типов школ Проблема диагностики и учета психологических особенностей обучающихся в образовательном процессе современной школы Роль латерального профиля в системе обучения иностранным языкам Влияние типа функциональной асимметрии мозга на успешность обучения детей дошкольного и младшего школьного возраста Проблема гигиенической оценки педагогических технологий в общеобразовательной школе в контексте нейродидактики i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы. i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.NEURO-PHYSIOLOGICAL FACTORS THAT DETERMINE EFFICIENCY OF STUDIES
The article describes the relations between functional encephalic asymmetry of hemispheres and sensor systems ; neurophysiologic factors of studies and their typical features as well as their application in practical teaching.
Текст научной работы на тему «Нейрофизиологические факторы, определяющие эффективность учения обучающегося»
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ УЧЕНИЯ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ
NEURO-PHYSIOLOGICAL FACTORS THAT DETERMINE EFFICIENCY OF STUDIES
В статье рассматриваются взаимосвязь функциональной полушарной асимметрии и сенсорных систем; нейрофизиологические факторы учения, их характеристические особенности, использование их в образовательной практике.
Ключевые слова: сенсорные системы, полушарная асимметрия мозга, нейрофизиология, обучение, учение школьника.
The article describes the relations between functional encephalic asymmetry of hemispheres and sensor systems; neurophysiology factors of studies and their typical features as well as their application in practical teaching.
Современный этап образования характеризуется введением нового ФГОС, в котором системно-деятельностный подход призван обеспечить формирование у обучающихся готовности к саморазвитию и непрерывному образованию на основании их активной учебно-познавательной деятельности. При этом ФГОС нацеливает учителя на «проектирование и конструирование социальной среды развития обучающихся в системе образования» и построения «образовательного процесса с учетом индивидуальных возрастных, психологических и физиологических особенностей обучающихся» [1]. В связи с этим особую актуальность приобретает понимание нейрофизиологических факторов, влияющих на эффективность учения школьников, и использование их в образовательной практике.
К основным нейрофизиологическим факторам, определяющим эффективность учения обучающегося, мы относим:
• полушарную асимметрию мозга и функциональную ответственность того или иного полушария за переработку определенного типа информации, а также взаимосвязанное целостное функционирование полушарий мозга;
• нейрофизиологические основания восприятия внешней информации, доступа к внутренней информации и ее переработке;
• нейрофизиологические состояния обучающегося в процессе учения.
Основоположником систематического изучения специализации полушарий мозга считается Р. Сперри, получивший в 1981 г. Нобелевскую премию за эти исследования. Ему удалось выявить основные различия в работе полушарий головного мозга человека и обнаружить функциональные особенности каждого из них. Большой вклад в исследование этого феномена и феномена асимметрии человека внесли работы таких ученых, как Ф. Б. Березин, В. Л. Бианки, Н. Н. Брагина, Л. Витгенштейн, А. Д. Владимиров, Л. С. Выготский, В. А. Геодакян, А. Н. Гусев, М. Гэззениг,
Г. Дейч, Т. А. Доброхотов, И. А. Козаченко, А. Р. Лурия, С. Спрингер, Т. В. Тимофеева, О. К. Тихомиров, Г. П. Удалова, Е. Д. Хомская и другие.
Результаты исследования физиологов и психологов, связанных со специализацией полушарий мозга человека, важны для педагогики с точки зрения наиболее адекватной, точно ориентированной организации образовательного процесса относительно этого феномена. То есть деятельность учителя и учащихся по работе с учебной информацией должна быть организована так, чтобы в учении обучающегося оба полушарий были активизированы и задействованы наиболее оптимальными для этого средствами с использованием соответствующих форм. В этой связи рассмотрим следующие модели спецификаций полушарий мозга, ориентируясь при этом на сенсорные параметры <К А, К, 0> (сенсорные системы: V - визуальная (зрительная), А - аудиальная (слуховая), К - кинестетика (чувства, ощущения), О - обонятельная) 2 восприятия и переработки информации.
В работе Н. Н. Брагиной и Т. А. Доброхотова «Функциональные асимметрии человека» подробно проанализированы важнейшие аспекты функционирования полушарий мозга человека, что имеет неоценимое значение для педагогики в контексте эффективного управления процессом учения обучающегося. Ссылаясь на работы Л. И. Леушиной, А. А. Невской, М. Б. Павловской, они утверждают, что «левое полушарие действует по класси-фикационно-дискриминантному методу, то есть воспринимаемое изображение соотносится с тем или иным классом, правое - воспринимает структуру изображения» (курсив мой. - В.Л.). При этом они считают, что «способ переработки информации - зрительной и других модальностей - является определяющим для развития речевых функций в одном из полушарий, а именно классификация образов в левом полушарии, давая более обобщенное и абстрактное отражение объектов окружающего мира, создает базис формирования речи как высшей формы абстракции» [4].
Из этого можно сделать важный вывод относительно развития способности обучающихся к учению. Учителю необходимо выстраивать свою деятельность не только на основе классификационно-дискриминантного подхода, но и на основе структурирования образовательной информации. Представлять ее в виде схем, которые, с одной стороны, визуально, наглядно раскрывают структуру изучаемого содержания, а с другой стороны, надпредметная составляющая этой структуризации служит деятельностным инструментом, присваивая которую учащийся развивает свою способность учиться. Учиться через реконструкцию и структурирование учебной информации и деятельности. При этом классификационный подход становится одной из составляющих надпредметной деятельности учащихся.
Левое полушарие обеспечивает «инвариантное к размеру, местоположению и, возможно, к повороту описание формы изображений. Эти схематизированные описания отображены в метрическом пространстве зрительных образов, в котором возможно установление степени близости и сходства между ними. Можно думать, что это пространство организовано одинаково для разных лиц» [4].
О зрительной системе говорится как о двух подсистемах, каждая из которых работает «по своим особым принципам». Одна преимущественно связана с левым, другая - с правым полушарием. «Наличие в мозге двух таких подсистем позволяет независимо решать ряд важных, но несовместимых на одном нейронном субстрате задач»[1]. Полноценное узнавание возможно лишь при совместной работе обоих полушарий мозга. Левое полушарие выполняет схематическое (с точностью до класса) распознавание отдельных объектов. В правом полушарии находится основная зрительная память с «записанными» для каждого класса объектов реализациями (изображениями конкретно виденных представителей данного класса). Сведения о классе распознанного объекта передаются в правое полушарие, что сокращает поиск в зрительной памяти и позволяет довести распознавание до уровня конкретной идентификации [4].
Кроме того, вследствие асимметричности полушарий: левый глаз - правое полушарие, правый глаз - ле-
вое полушарие, визуальное восприятие пространства происходит таким образом, что левая часть пространства отображается в правом полушарии, правая часть пространства - в левом полушарии (рис. 1). Аналогичная картина наблюдается с левым и правым ухом, как отмечает Бернар Орьоль [5].
Рассмотренная модель позволяет говорить о том, что изучение новой для учащихся информации имеет смысл осуществлять при одновременном введении конкретных объектов и классов, в которые они включены. При таком подходе в разных комбинациях используются как дедуктивный метод: от общего (классы) к частному, так и индуктивный метод: от частного к общему, что дает возможность наиболее четко, оптимально с учетом возрастных и личностных особенностей учащихся и качественно структурировать взаимосвязи в информации. Более того, это позволяет единовременно создавать целостную структуру изучаемых объектов, отражая их как в левом, так и в правом полушарии, что увеличивает эффективность извлечения и применения интериоризированной информации.
Рис. 2. Модель взаимосвязи объектов правого полушария через классы и системы в левом полушарии
Учитывая то, что каждый полноценно интериоризи-рованный объект представлен в нашем внутреннем информационном пространстве в системе <К А, К, Д> (Д -деятельность во внутреннем информационном пространстве) 7, результат такого подхода можно представить на рис. 2, где мы видим, что разрозненные в правом полушарии объекты объединяются, структурируются в левом полушарии на основании каких-либо признаков.
С учетом полушарной асимметричности проецирования внешней информации во внутреннее информационное пространство изображение (например, на учебной доске, в тетради) конкретных объектов и классов, их содержащих, имеет смысл располагать, как показано на рис. 3.
В традиционном образовании в большинстве случаев при введении новой учебной информации используется индуктивный подход. Именно он является одной из причин создания проблем у обучающихся, которые не могут отнести какие-либо предложенные им объекты к определенному классу, что связано с отсутствием четко установленных взаимосвязей между информацией, хранимой в левом и правом полушарии.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Решение этой проблемы находится в рассмотренном выше подходе. Например, для учащихся начальной школы с учетом природосообразного принципа необходимо вводить информацию по единовременно предлагаемой
Рис. 3. Расположение изображений объектов и содержащих их классов с учетом полушарной асимметрии
схеме: конкретное, конкретное - их обобщение - другие примеры конкретного из этого класса и так далее, то есть используя единый, одновременно применяемый индуктивно-дедуктивный подход. При этом необходимо опираться на надпредметную деятельность «подведение под понятие», которое является стратегией отнесения некоего объекта к определенному классу.
Каждый объект реального или идеального мира, изучаемый учащимся, представлен в виде знака или схемы, и они как главная часть семиотических образований, по словам В. М. Розина, «выполняют три функции: позволяют строить человеческую деятельность и поведение, задают события его сознания, определяют структуру его способностей» [8].
Слова, являясь особой системой знаков, позволяющей нам ориентироваться и действовать в реальности, имеют свою звуковую, графическую оболочку и смысл, который соотносится с визуальным прообразом некоего реального или идеального объекта. В силу полушарной асимметричности мозга звуковая и графическая оболочки слов - «означающая сторона» по семиотической терминологии, используемой академиком В. В. Ивановым [9], представлены в левом полушарии, смысл слова - «означаемая сторона» в правом полушарии (рис. 5).
При этом иероглифическое письмо и язык жестов глухонемых представлены в правом полушарии.
Важной особенностью, отмечаемой В. В. Ивановым, является независимость «означаемой стороны» от «означающей», что подтверждают исследования психологов и физиологов. Так, например, грамотные японцы пользуются одновременно иероглификой - понятийным словесным письмом, в котором каждое значение передается особым иероглифом, и слоговой азбукой, записывающей звучание слов, но не их смысл. При поражении левого полушария у японцев страдает слоговое письмо (хирагана и катакана), но не иероглифика [9].
Левое полушарие, которое в основном занято построением речевых высказываний, по мнению В. В. Иванова, запоминает схемы структуры в гораздо большей степени, чем сами конкретные словосочетания, образующие эти структуры. В отличие от него правое полушарие помнит целостные (глобальные) единства, которые в нем не делятся на составные части.
Для правого полушария характерно объединение, казалось бы, разнородных (со строго логической точки зрения, присущей левому полушарию) предметов в один комплекс, что подтверждено экспериментально. Так, при
Переход от комплексного мышления к логизированному, понятийному осуществляется к школьному возрасту [10] и может быть характеризован как развитие мышления от типа, характерного для правого мозга, к типу, характерному для левого мозга.
Рис. 4. Означаемая и означающая стороны знака и полушария мозга
Понимание полушарной асимметрии мозга как его специфики важно для проектирования и реализации корректной образовательной деятельности учителя с точки зрения адекватности применяемых средств, методов и форм работы с учащимся, которые позволяют предметно и осознанно активизировать как правое, так и левое полушарие, добиваясь максимального использования возможностей каждого полушария в учебной, умственной деятельности. Только с опорой на целостную, взаимосвязанную, активизированную деятельность полушарий учитель сможет эффективно содействовать и организовывать развитие субъектного опыта, личности учащегося. Сведение основных функциональных особенностей полушарной асимметрии и сопоставление их с сенсорными системами (табл. 1) позволяет учителю осознанно находить наиболее адекватные способы активизации мышления учащихся.
Рассматривая вопрос нейрофункциональных оснований учения школьника с учетом важнейшего требования к любому научному исследованию - его полноты, нам необходимо сделать акцент на нейрофизиологических основаниях восприятия внешней информации, доступа к внутренней информации и ее переработке, так как возникающие проблемы в этой области не позволяют эффективно развиваться и функционировать человеку в целом.
Функциональная полушарная асимметрия и сенсорные системы
№ Сенсорная система Ориентированность сенсорной системы Левое полушарие Правое полушарие
1 Аудиальная Речь Звуковая оболочка слов, смысл понятий, научных терминов, синтаксическая структура речи. Размер прозы и поэзии Смысл, значение слов, смысловая структура речи, метафорный смысл речи
Тональность Различение неречевых звуков высокой тональности Различение неречевых звуков низкой тональности
Музыка Звуковысотные отношения, тембр и гармония в музыке, мелодическая составляющая Ритм музыки
2 Визуальная Пространство Правая зона пространства Левая зона пространства
Распознавание объектов Классы, обобщения Конкретные представители классов (например, лица знакомых, фигуры квадрат, прямоугольный треугольник)
Слова Графическая оболочка Иероглифы, пальцевый язык глухонемых
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.3 Кинестетическая Чувства, ощущения Чувство юмора. Эмоциональная окраска речи
Ощущение правой зоны пространства Ощущение левой зоны пространства
4 Аудиально-визуальная Логика, анализ Восприятие информации как единое целое, как целостное образование
Последовательность, списки, числа, счет Размер
Цвет Классификация цветов, промежуточные цвета: оранжевый, терракотовый и другие Восприятие цвета, высокочастотные названия: желтый, зеленый и другие
5 Аудиальная, визуальная, кинестетическая Модель мира Символическая Иконическая
Предметы Понятийное отражение Изоморфное чувственное отражение качества предмета
Время Настоящее и будущее Настоящее и прошлое
Деятельность Психосенсорная Психомоторная
Пространство Пространственные объекты и представления, стереоскопическое зрение, вращение в пространстве. Пространственные координаты, общая пространственная ориентация. Управлением движениями человека в конкретном времени и в конкретном пространстве
Мимика Интерпретация мимики и жестов Распознавание мимики и жестов. Узнавание лиц, эмоциональные реакции
Разграничение истины и лжи Только то, что есть
Информация Последовательная, индуктивная обработка Одновременная, дедуктивная обработка
ряда факторов, в том числе от баланса кислорода и углекислоты, от витаминно-минерального баланса в нашем организме, от баланса аминокислот и так далее. Таким образом, диагностируя неуспешных с точки зрения учебы учащихся, необходимо в первую очередь проверять соответствующие показатели нейрофизиологии. Результаты такой диагностики позволят принять нужные решения для исправления выявленного дисбаланса, что создаст необходимую нейрофизиологическую поддержку процессу учения.
Определяющим нейрофизиологическим фактором эффективного учения является ведущая сенсорная систе-
ма учащегося: или визуальная, или аудиальная, или кинестетическая. Именно она влияет на четкость, полноту, успешность, ресурсозатратность обработки, понимания и присвоения учебной информации и деятельности. При этом необходимо отметить, что визуальная сенсорная система обладает наиболее широкими возможностями в деятельности с учебным материалом.
Таким образом, в арсенале учителя должна быть система образовательных инструментов, которая позволяла бы ему управлять процессом развития и сознательного использования сенсорных систем учащихся. Такие
образовательные инструменты разработаны в рамках технологии эффективного обучения «Достижение прогнозируемых результатов». Наиболее перспективным, как мы считаем, является создание и введение в школьный курс специального предмета, направленного на развитие субъектного опыта учащегося, на его умение управлять процессом своего учения, что позволит с минимальными ресурсными затратами реализовать основные требования ФГОС.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
1. ФГОС основного общего образования. Утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 декабря 2010 г. № 1897.
2. Бэндлер Р., Гриндер Д. Структура магии. М.: Каас, 1995. 517 с.
3. Дилтс Р., Эпстайн Т. А., Динамическое обучение. Воронеж: НПО «МОДЭК», 2001. 416 с.
4. Брагина Н. Н, Доброхотова Т. А. Функциональ-
ные асимметрии человека. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Медицина, 1988. 240 с.
6. Лебедев В. В. Образовательная технология «Достижение прогнозируемых результатов». М.: АПКиППРО, 2005. 151 с.
7. Лебедев В. В. Образовательная технология «Достижение прогнозируемых результатов»: теория и практика (учеб. пособие гриф УМО). М.: АПКиППРО, 2011. 368 с.
8. Розин В. М. Философия образования: этюды-исследования. М.: Моск. психол.-соц. ин-т, 2007. 576 с.
9. Иванов В. В. Чет и нечет: асимметрия мозга и знаковых систем. М.: Советское радио, 1978. 184 с.
10. Выготский Л. С. Избранные психологические исследования. Мышление и речь. Проблемы психологического развития ребенка. М.: Изд-во АПН РСФСР, 1956. 519 с.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.ПСИХИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ И ШКОЛЬНАЯ УСПЕВАЕМОСТЬ ДЕТЕЙ С РАЗНЫМИ ТИПАМИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АСИММЕТРИИ В ВОЗРАСТЕ ОТ 8 ДО 14 ЛЕТ
PSYCHOLOGICAL DEVELOPMENT AND ACADEMIC ACHIEVEMENT OF CHILDREN WITH DIFFERENT TYPES OF FUNCTIONAL ASYMMETRY AT THE AGES OF 8 AND 14
В статье рассмотрены отдельные вопросы успешности школьного обучения в среднем общеобразовательном учреждении. Приведены результаты эмпирического исследования, посвященного проблемам успешности обучения учащихся с разным типом функциональной асимметрии (прежде всего учащихся-правшей и учащихся-амбидекст-ров). Охарактеризовано психическое развитие в группах учащихся с разным уровнем школьной успеваемости.
Ключевые слова: успешность обучения, тип функциональной асимметрии, психическое развитие, амбидекстрия.
Независимо от ведущей парадигмы, на основе которой в среднем общеобразовательном учебном заведении осуществляется учебный процесс, успеваемость является одним из наиболее значимых критериев эффективности учебной деятельности, а соответственно, и качества образования [1].
Some aspects of educational success at school are analyzed in the article. The results of the empiric research, which was devoted to the problems of academic achievement of pupils with different types of functional asymmetry (especially pupils with ambidexterity and right-handed pupils), are shown in the article. Psychic development of pupils with different levels of school achievement is characterized.
Keywords: educational success at school, types of functional asymmetry, psychic development, ambidexterity.
По данным ряда исследований 4 низкая успешность учебной деятельности связана с неполной или замедленной латерализацией мозговых функций.
Проблема соотношения между созреванием мозга, совершенствованием его структуры и функций, с одной стороны, и обучением ребенка, ведущим к формирова-
Нейрофизиологические факторы как фундамент целостного развития ребенка
Тема месяца: Работа с детьми с ОВЗ. Инклюзивное образование
Приглашаем вас принять участие в мероприятиях издательства в этом месяце.
Мы надеемся, что каждый найдет для себя что-нибудь полезное и интересное. Все наши мероприятия нацелены на повышение уровня квалификации педагогов.
Вебинары
Бесплатные вебинары проводят специалисты по дошкольному и школьному образованию, методисты и учителя высшей категории. Ниже в разделе «Вебинары» вы сможете выбрать наиболее интересные для вас и посетить. Каждый посетитель вебинара может приобрести сертификат Установленного образца на 2 ак. часа! Сертификат дает возможность публикации педагогического опыта в электронном и в печатном виде и получения дополнительных материалов мероприятия в электронном виде на e-mail.
Оффлайн-мероприятия
Издательство регулярно участвует в разных оффлайн-мероприятиях: выставки, фестивали, конференции. В данном разделе вы сможете найти актуальную информацию о месте проведения мероприятия, расположении стенда издательства и форме участия.
Онлайн-мероприятия
Помимо проведения собственных онлайн-вебинаров, издательство активно принимает участие в онлайн-мероприятиях партнеров и других образовательных организаций с выступлениями наших авторов и спикеров. Перейдя в карточку вы узнаете: тему выступления, точное время и сайт организатора, на котором пройдет данное мероприятие.
Нейрофизиологические факторы как фундамент целостного развития ребенка. Мониторинг показателей и создание средовых условий
Физическое, психоэмоциональное, интеллектуальное, коммуникативное и социальное развитие может рассматриваться педагогами и руководителями дошкольных организаций с точки зрения развития нервной системы ребенка. Именно от нее зависит качество нашей жизнедеятельности.
В дошкольный период происходит максимально интенсивное развитие сложных взаимосвязей как внутри мозга, так и его связи со всеми сенсорными системами (зрением, слухом, вестибулярной и проприоцептивными системами). А что такое воспитание и образование человека как процесс? Это возможность сосредоточиться, сфокусироваться, увидеть, услышать, записать, понять, представить, запомнить, применить. Огромное количество операций напрямую связаны с уровнем развития мозга и сенсорных систем.
Таким образом, мы можем с вами видеть, как важно именно в дошкольный период жизни ребенка иметь понимание того, как происходит развитие нервной системы, отмечать характерные признаки задержки этого развития и создавать полноценные средовые и воспитательные условия.
Нейрофизиологические факторы как фундамент целостного развития ребенка
Приглашаем на вебинар наших партнёров, агентства «Атлас Коммуникации».
На вебинаре:
будут рассмотрены основные этапы развития центральной нервной системы; факторы, препятствующие и способствующие нормальному развитию ребенка, возможности стимуляции восполнения нейрофизиологических дефицитов в условиях образовательного процесса.
Знания и навыки, полученные на вебинаре, позволят Вам:
- выделять детей с недостаточной функциональной зрелостью нервной системы
- вводить коррекционно-развивающие элементы в образовательный процесс
- повысить уровень компетенции педагогов и родителей о закономерностях развития, обучения и воспитания детей с физиологической точки зрения
Запись вебинара
Сертификат участника
Вы можете приобрести всего за 300 рублей по окончании вебинара.
Он понадобится вам:
для работы – усилит ваше резюме и поможет карьерному росту;
для себя – мероприятие пройдет, а документ останется у вас навсегда;
для коллег и друзей – поделитесь вашими достижениями с близкими.
Получите сертификат о прохождении вебинара.
Легко и просто!
Внимание! Если после оплаты сертификат не пришел вам на e-mail, зайдите на сайт и во вкладке "мои заказы" кликните на номер заказа, после чего скачайте сертификат.
Пройдите опрос о вебинаре!
Нам важно, чтобы все наши вебинары и семинары были интересными, информативными, полезными и качественными. Расскажите о своих впечатлениях о вебинаре.
Нейрофизиологические факторы как фундамент целостного развития ребенка. Мониторинг показателей и создание средовых условий
Физическое, психоэмоциональное, интеллектуальное, коммуникативное и социальное развитие может рассматриваться педагогами и руководителями дошкольных организаций с точки зрения развития нервной системы ребенка. Именно от нее зависит качество нашей жизнедеятельности.
В дошкольный период происходит максимально интенсивное развитие сложных взаимосвязей как внутри мозга, так и его связи со всеми сенсорными системами (зрением, слухом, вестибулярной и проприоцептивными системами). А что такое воспитание и образование человека как процесс? Это возможность сосредоточиться, сфокусироваться, увидеть, услышать, записать, понять, представить, запомнить, применить. Огромное количество операций напрямую связаны с уровнем развития мозга и сенсорных систем.
Таким образом, мы можем с вами видеть, как важно именно в дошкольный период жизни ребенка иметь понимание того, как происходит развитие нервной системы, отмечать характерные признаки задержки этого развития и создавать полноценные средовые и воспитательные условия.
Структурное и функциональное развитие мозга
Период от рождения и до 2 лет является очень важным возрастом, во время которого устанавливаются поведенческие паттерны и когнитивные возможности ребёнка. В это время увеличиваются в размерах корковые нейроны, с большой скоростью растёт число синапсов, во много раз возрастает количество олигодендроглиоцитов. Вместе с этим, в это же время возможно проявление «индикаторов» риска для развития таких психических расстройств, как аутизм и шизофрения. Не смотря на всё важность данного периода в онтогенезе, мы мало, что знаем о нём.
В марте 2018 года в журнале Nature была опубликована статья американских исследователей John H. Gilmore, Rebecca C. Knickmeyer, Wei Gao о развитии головного мозга у детей в период с рождения и до 2 лет, в которой они при помощи анализа описательных исследований проследили его структурные и функциональные изменения, их роль в развитии психических расстройств, а также попытались установить возможные признаки будущих отклонений в нервно-психической сфере.
Структурное развитие головного мозга
Все наши знания о строении головного мозга базируются на множестве посмертных исследований, которые в большинстве случаев ограничены поперечным дизайном. Согласно данным работам, объём головного мозга ребёнка в возрасте 2 – 3 недель составляет около 35% от объёма головного мозга взрослого. К концу второго года жизни данная цифра увеличивается до 80%. После этого рост головного мозга становится более равномерным.
Нейроонтогенез человека на клеточном уровне
Сразу же после рождения значительно увеличиваются объёмы серого и белого веществ. Но, в отличие от белого, которое растёт постепенно и практически до 30 лет, серое вещество увеличивается быстрее и замедляет свой рост уже к подростковому возрасту.
Корковый слой достигает пика своего роста к 1 – 2 годам, а затем его рост прекращается. Особенно быстро растут извилина Гешля, Роландова борозда, передняя центральная извилина. Площадь поверхности мозга расширяется вплоть до 8 – 12 лет. Её рост также гетерогенен по областям: кора латеральной лобной, латеральной теменной и затылочной долей мозга развиваются быстрее, чем орбитальная часть лобной доли и центральная доля. В целом рисунок извилин головного мозга, примерно, одинаков как у новорожденных, так и у взрослых.
Структурное развитие мозга в раннем детстве: созревание миелина
Мозолистое тело, нижний и верхний продольные пучки есть у детей уже при рождении. Это говорит о том, что большая часть «проводящего» мозга формируется ещё в пренатальный период.
С рождения начинается миелинизация нервных волокон, распространяясь с мозжечка, моста и внутренней капсулы и продолжаясь от валика мозолистого тела, зрительных путей до затылочных, теменных долей и передней части лобной и височной долей.
Нервные сети
Не меньший интерес представляет развитие нервных сетей, так как их структурные и функциональные нарушения ведут к различным нервно-психическим заболеваниям. Согласно множеству исследований, нервные центры появляются ещё до рождения. Это показано путём проведения МРТ недоношенным детям в сравнении с обследованиями здоровых детей. Первыми появляются сенсомоторные, зрительные и слуховые центры. Они располагаются в тех же зонах мозга, что и у взрослых.
Языковой центр у взрослых располагается более латерально и окружён нижней лобной и верхней височной извилинами. Иерархия областей головного мозга также закладывается с рождения.
Влияние пола, наследственности и социальной среды
В настоящее время имеются исследования, указывающие на то, что разница в структуре и функциональной активности головного мозга, зависящая от пола, имеется с рождения. Например, при рождении мозг мужчин на 6% больше, чем у женщин. Медиальная часть височной доли коры головного мозга и Роландова борозда также больше у мужчин, в то время как у женщин преобладают моторные и зрительный центры. Мозг мужчин увеличивается более быстро, чем у женщин. После двухлетнего возраста процесс гирификации более выражен у мужчин (но не в период от 0 до года). Нервные волокна некоторых мозговых структур быстрее подвергаются миелинизации у женщин, чем у мужчин (например, мозолистое тело). В раннем возрасте нервные сети примерно одинаковы у обоих полов. Но затем в процессе развития связи между амигдалой и средней височной извилиной, постцентральной извилиной и гиппокампом сильнее у женщин. У мужчин в свою очередь преобладают связи между амигдалой и зонами, ответственными за страх. Все эти различия способствуют последующей дифференциации в выработке гормонов, в поведенческих паттернах.
Изучая головной мозг со стороны его структурных особенностей в зависимости от пола, мы можем приблизится к пониманию половых особенностей психических расстройтв. Как и пол, наследственность также играет роль в общем объёме мозговой ткани, развитии корковых структур, распределении серого и белого веществ. Некоторые исследования отмечают генетические влияния на структуру и функциональные особенности головного мозга. Особенно обращают на себя внимания гены, контролирующие процесс транскрипции, регуляторы хроматина, РНК-связывающий белок.
Есть исследования, доказывающие, что социо-экономические факторы играют не последнюю роль в структурном развитии головного мозга. Мозг детей, чьи семьи имеют небольшой доход, подвергающихся родительской депривации, имеет меньший объём серого вещества в коре, гиппокампе, амигдале. При этом различий в белом веществе не обнаруживается. С возрастом влияние социо-экономических факторов становится ещё заметнее.
Также обнаружено влияние стресса, депрессии и тревоги матери во время беременности на последующее развитие мозга её ребёнка. В частности, повышенный уровень кортизола у матери коррелирует с большим размером амигдалы у семилетних девочек.
Депрессия матери, вероятно, приводит к уменьшению коркового слоя у ребёнка. У детей, чьи матери испытывали тревогу во время беременности, в период с рождения до полугода рост гиппокампа происходит медленнее. Существуют исследования, подтверждающие влияние алкоголя и наркотических веществ на развитие головного мозга. Так, приём кокаина во время беременности ведёт к нарушению связи между амигдалой и срединной префронтальной корой, между таламусом и фронтальной корой.
Предикторы риска нервно-психических заболеваний
Некоторые исследования ещё в раннем детстве обнаруживают нарушения развития головного мозга, являющиеся предикторами развития нервно-психических заболеваний,. Например, изменения в объёме серого и белого веществ ведёт к отставанию в росте всех структур головного мозга.
В настоящее время есть исследования, демонстрирующие, что у новорождённых мальчиков, имеющих родственников, страдающих шизофренией, головной мозг содержит больше серого вещества по сравнению с контрольной группой. У детей с риском развития аутизма до шести месяцев проявление фракционной анизотропии на МРТ выше, чем в норме; после 6 месяцев данный показатель снижается, и к году достигает меньшего уровня, чем в популяции.
Сильная связь между амигдалой, передней инсулой и вентральным стриатумом, возможно, является предиктором развития тревожных расстройств. Существует исследование, показавшее небольшое, но тем не менее статистически значимую зависимость между миелинизацией нервных волокон в лобной и височной долях и речевым развитием в возрасте от 3 месяцев до 4 лет, а также между общей миелинизацией головного мозга и уровнем когнитивного развития в этот же возрастной период.
Тенденции
Описательные исследования показали нам, что головной мозг с момента рождения до года претерпевает множество изменений: быстрый рост серого вещества, миелинизация, развитие мозговых структур, гирификация. После двух лет процесс развития замедляется.
Благодаря описательным исследованиям нам удалось проследить влияние наследственности, генных факторов, социальной среды, индивидуальных особенностей на развитие мозга, удалось обнаружить предикторы риска нервно-психических расстройств. Возможно, подобные исследования дадут нам в будущем возможность обнаруживать биомаркёры этих заболеваний задолго до того, как они проявятся клинически. Это даст нам возможность более мягко вмешаться в развитие головного мозга, что в последующем приведёт к более благоприятным исходам нервно-психических заболеваний.
Подготовила : Вирт К.О.
Источники : Gilmore J.H. et al. Imaging structural and functional brain development in early childhood. Nat Rev Neurosci. 2018 Feb 16;19(3):123-137. doi: 10.1038/nrn.2018.1.
Дорогой читатель, в благодарность ты можешь материально поддержать наш проект или конкретно автора данной статьи, написав его фамилию в сопроводительном письме денежного перевода.
Такая поддержка являются пока единственным способом развития нашего проекта.
Читайте также: