апоптоз. Если вы привыкли ассоциировать умирающие нейроны со старостью, это вам покажется удивительным. Но с точки зрения тела это оправданно. К семимесячному возрасту мозг становится переразвит — в нем уже в два раза больше нейронов, чем требуется. Начинается яростная конкуренция. Нейроны борются за связи с другими нейронами. Слабые увядают, оставляя в результате более здоровый мозг.
При рождении мозг имеет около 100 миллиардов нейронов — и, за несколькими небольшими исключениями, это все нейроны, которые остаются вам до конца жизни.
ПРИМЕЧАНИЕ
Есть достаточные основания полагать, что даже со 100 миллиардами нейронов у мозга имеется все необходимое умственное оборудование, которого хватило бы на несколько жизней обучения. Более важным является число и крепость соединений, которые связывают нейроны вместе.
Рис. 64
Практическая сторона науки о мозге
Воспитание эмбриона
В современном мире, где от воспитания детей очень многое зависит, родители беспокоятся о каждой стадии процесса, включая все, что происходит в лоне матери. Теперь, когда вы имеете представление о последовательности событий, которая превращает наполненный жидкостью цилиндр в законченную нервную систему, пора дать несколько советов.
• Не волнуйтесь. Это один из немногих моментов в жизни вашего ребенка, когда вам не нужно беспокоиться о том, где он находится, что он делает и как смог съесть целую коробку цветных карандашей, пока вы спускали воду в туалете. Если вы чувствуете склонность поговорить со своим животом и послушать классическую музыку — пожалуйста. Но не волнуйтесь, если вместо этого предпочтете предоставить эту часть природе, потому что маловероятно, что развивающемуся мозгу требуется дополнительное возбуждение.
• Принимайте фолиевую кислоту. Фолиевая кислота может значительно снизить риск различных дефектов нервной трубки. Но при этом следует начать принимать ее перед зачатием. Некоторые врачи советуют всем женщинам в детородном возрасте принимать пренатальные витамины.
• Избегайте алкоголя, наркотиков и загадочных травяных чаев.
Время перед рождением крайне важно, потому что мозг должен создать сеть нейронов, которой хватит на всю жизнь. Хотя мозг развивающегося зародыша устойчив, некоторые вещества могут разрушить только что созданные связи. Наиболее типичные примеры таких веществ — алкоголь, наркотики и многие лекарства, отпускаемые по рецепту.
Детство
Ах, детство! Время невинности, открытий и массивной потери синапсов.
Звучит странно? Как вы уже узнали, мозг уничтожает лишние нейроны перед приходом в мир. Если бы развитие мозга было похоже на строительство дома, строители соорудили бы в два раза больше комнат, чем нужно, а затем снесли бы половину из них, прежде чем впустить вас в переднюю дверь. Подобное явление происходит с синапсами, которые соединяют между собой нейроны. В течение жизни мозг укрепляет лучшие соединения и удаляет самые слабые. Однако это явление особенно активно происходит в два периода жизни — когда младенец в первый раз смотрит на мир и в подростковом возрасте.
Соединения в мозгу
Создание мозговых соединений напоминает ваяние статуи. Мы начинаем с избыточным количеством камня (в виде избыточных нейронов перед рождением и избыточных синапсов в детстве). Искусство состоит в отсекании лишнего, пока не останется форма, которая вам нужна.
На рисунке 65 сравниваются соединения между нейронами с момента рождения до двух лет. Число нейронов не изменяется. Однако каждый из них отправляет побеги дендритов в поисках других нейронов. Это похоже на одинокого человека на вечеринке, который ищет, с кем бы поговорить.
Рис. 65
Спустя 24 месяца волна роста синапсов достигает своего пика, в результате чего мы имеем мозг, хорошо оснащенный соединениями у эмоционально непредсказуемого двухлетнего ребенка. В этот момент активизируется удаление синапсов. Часто используемые связи усиливаются, тогда запущенные постепенно увядают. Это одна из причин, по которым новорожденные дети могут различать больше звуков речи, чем взрослые, подростки и даже годовалые малыши. По мере того как дети овладевают языком, они перестают обращать внимание на неважные звуки, и эти связи обрезаются.
Согласно оценкам, на пике развития мозг ребенка утрачивает 100 тыс. синапсов в секунду. Во взрослом состоянии мозг сохраняет чуть больше половины синапсов, созданных к двухлетнему возрасту.
ПРИМЕЧАНИЕ
Кстати, подобный процесс удаления происходит у других животных, но в гораздо меньшем масштабе. Крысы удаляют всего 10% соединений в коре головного мозга, а коты теряют 30%. Разница у людей обычно объясняется сложностью нашего мозга — по существу, нейронам сложнее создавать точные связи в запутанных джунглях человеческого мозга. Есть также вероятность, что большее удаление синапсов — это процесс, который помогает людям так хорошо адаптироваться к различным средам.
Удаление синапсов — один из способов, с помощью которого мозг преобразует себя в думающую машину. Другой важный процесс — миелинизация, когда обычные нейроны покрываются оболочкой изолирующего жира. Миелинизация важна, потому что она позволяет сигналам проходить по нейронам быстрее и с меньшим ослаблением (рис. 66). Разница сопоставима
Рис. 66
с разницей между подключением домашнего кинотеатра с помощью высококачественных кабелей или скрепки с изолентой. Интересно, что миелинизация, по-видимому, происходит генетически заданным образом, не позволяющим реализовать программу ускоренного развития. Другими словами, нельзя научить четырехмесячного ребенка ходить. Когда моторные нейроны, контролирующие движения ног, окажутся миелинированы (в возрасте около одного года), ребенок будет готов встать и сделать первый шаг.
ПРИМЕЧАНИЕ
При изоляции нейронов дети изменяются — часто внезапно. Если вы — родитель, который беспокоится о своевременном развитии своего ребенка, дышите глубже и помните о мие- линизации. Когда мозг будет обладать необходимым аппаратом, ребенок овладеет новыми навыками с потрясающей скоростью, а ребенок, который в один день был неспособен перевернуться, через неделю будет ползти к вашей коллекции редких петуний.
Миелинизация мозга является также ключевой причиной его резкого роста. При рождении мозг младенца весит скромных полфунта (около 225 г) — меньше многих гамбургеров. В течение первого года мозг увеличивается в весе и размере в два раза. К пятилетнему возрасту он набирает полных два фунта (около 900 г) и достигает 95% своего полного взрослого размера. Увеличение веса от одного фунта до трех (около 1350 г) происходит в результате более длинных дендритов, новых глиальных клеток и миелина.
Критические периоды
Мозг запрограммирован на соединение нейронов, удаление синапсов и изоляцию аксонов в специфические моменты детского развития. В некоторых случаях это приводит к критическому периоду: краткому интервалу времени, в течение которого должен быть освоен новый навык, чтобы развитие происходило нормально.
Самый известный пример критических периодов связан со зрением. Если кот проживет первые три месяца своей жизни с повязкой на абсолютно нормальных глазах, он потеряет зрение навсегда. Тот же эксперимент не дает результата на взрослом коте — его зрение полностью развито и не пропадает, если чувство собственного достоинства позволяет ему выдерживать месяцы жизни с завязанными глазами.
Это различие имеет место, потому что развитие мозга представляет собой высококонкурентную среду. Нейроны, выполняющие что-то полезное, например получающие информацию от нормально работающего открытого глаза, выиграют битву за ресурсы и займут больше пространства в мозге. (Довольно странно, но ученые показали, что это явление может происходить иначе. Например, если эмбриону лягушки привить третий глаз, он будет сражаться за нейроны, и у странной лягушки разовьются три отлично связанных работающих глаза. Но никто точно не знает, что дает лягушке такой опыт.)
ПРИМЕЧАНИЕ
Способность мозга преобразовывать себя называется пластичностью, и она наиболее очевидна в молодом, развивающемся мозге. Поэтому дети могут пострадать от сильного повреждения мозга и на удивление нормально развиваться, тогда как то же повреждение у взрослого с большей вероятностью окажется катастрофическим.
У людей есть похожие критические периоды развития зрения, некоторых моторных навыков и языка, хотя в этом случае окно гораздо больше. Детям предоставлено несколько лет, чтобы овладеть языком, но если они этого не сделают до достижения подросткового возраста, такие языковые навыки, как произношение и грамматика, пострадают необратимо.
ПРИМЕЧАНИЕ
Критический период обучения языку начинается около пятилетнего возраста. Если хотите, чтобы ваш ребенок говорил на иностранном языке как на родном, начните учить его до семи лет и обеспечьте ему возможность продолжать говорить на этом языке.
Идея того, что критические периоды применимы для каждого типа обучения, вызвала панику у вполне благоразумных родителей. Однако дети продолжают развиваться и стачивать синапсы в течение всей жизни. Если ребенок упустил шанс научиться играть на инструменте, заняться спортом или искусством, не волнуйтесь — у него будет достаточно возможностей для этого в юности.
Мифы о детях
Современные родители могут стать легкой добычей для расчетливых маркетологов. Из них еще не высосали соки с помощью обучения, ортодонтии и подростковой моды. Они чувствуют отчаянное желание создать самое лучшее окружение для своего ребенка.
Если вы окажетесь в этой ситуации, учтите наши рекомендации. Сначала поищите уксус в кукурузных хлопьях. А потом обратите внимание на коварные мифы, приведенные ниже.
• Среда с очень большим количеством стимулов способствует умственному развитию детей.