Особенности развития коры головного мозга ребенка

Интуитивно и эмпирически мы все знаем о том, что детство — это немного иной мир, со своим восприятием, своей скоростью реакции, своей закономерной непредсказуемостью.

Веб-сервис Early Childhood Education Degrees собрал воедино последние научные данные о развитии человеческого мозга, чтобы выяснить, чем отличается строение мозга ребёнка от мозга взрослого человека, и оформили материал в виде небольшой инфографики. Мы перевели этот пост на русский язык и дополнили информацией из исследований Гарвардского университета и Массачусетского технологического института.

Мозг ребёнка функционирует иначе, чем мозг взрослого человека: дети иначе мыслят, иначе себя ведут, иначе обучаются. Эти возрастные особенности формирования и функционирования мозга изучает возрастная когнитивная психология и нейропсихология. В этом материале под словом «взрослый» понимается период жизни от 18 до 25 лет; с 11 до 18 лет проходит подростковый период; с 4 до 10 — период детства; до 4 лет — раннего детства.

Десятилетия исследований развития детского мозга показали, что именно ранние детские годы (а именно от 1 года до 4) являются наиболее важными для дальнейшей эмоциональной, социальной, познавательной сфер жизни человека.

Коротко об главных элементах головного мозга

Головной мозг состоит из огромного количества нейронов, связанных между собой с помощью синапсов. Нейроны формируют различные крупные структуры: кору полушарий, ствол мозга, мозжечок, таламус, базальные ганглии — всё, что очень часто называется «серым веществом». А вот за соединение этих структур отвечают нервные волокна — «белое вещество». Белый цвет нервным волокнам придаёт миелин, электроизолирующее вещество, которое покрывает эти волокна.

Давайте посмотрим на особенности трёх китов, без которых невозможно развитие мозга, и нарушения в которых приводят к тяжёлым заболеваниям.

Нейроны:

• Являются строительным материалом для мозга
• Из них формируются различные участки мозга
• Они обмениваются информацией внутри мозга

Синапсы:

• Обеспечивают связь между каждой парой нейронов
• Каждый нейрон окружён тысячами синапсов
• Благодаря синапсам связываются участки из тысяч нейронов

Миелин:

• Покрывает волокна взрослых нейронов
• Необходим для эффективной передачи электрических импульсов
• Повышает эффективность связей между нейронами в 3 000 раз

В разном возрасте активны разные зоны мозга

Исследования мозга показали, что у взрослых и детей наиболее активно работают совершенно разные области головного мозга.

У детей прежде всего активен мозговой ствол и средний мозг. Мозговой ствол контролирует сердцебиение, артериальное давление и температуру тела. Средний мозг отвечает за пробуждение, чувство аппетита/насыщенности, а также за сон.

У взрослых основными работающими зонами оказывается лимбическая система и кора головного мозга. Лимбическая система контролирует сексуальное поведение, эмоциональные реакции и двигательную активность. Кора головного мозга ответственна за конкретное мышление, осмысленное поведение и эмоционально насыщенное поведение.

Развитие связей головного мозга

Структура человеческого мозга выстраивается непрерывно с момента появления человека на свет. Первые годы жизни человека непосредственно влияют на структуру связей между нейронами, формируя либо крепкую, либо хрупкую основу для дальнейшей обучаемости, психического здоровья и поведения. В период первых лет жизни каждую секунду формируется 700 новых нейронов!

Первыми развиваются сенсорные зоны, необходимые, например, для зрения или слуха; затем вступают зоны языковых навыков и когнитивных (познавательных) функций. После первого периода бурного роста количество формирующихся связей снижается за счёт процесса вызревания — удаления неиспользуемых связей между синапсами, чтобы пути сигналов от нейрона к нейрону стали более эффективными.

Коротко о вехах развития синаптических связей в мозге

Новорожденные:

• Развиваются автоматические функции, формируется 5 чувств, моторные функции
• Объём мозга составляет 25% от своего будущего взрослого объёма
• Имплицитная (бессознательная) память позволяет узнавать мать и членов семьи

От 1 года до 3 лет

• В это время в мозге формируется до 2 000 000 синапсов каждую секунду
• В этот период закладывается будущая структура мозга

3 года

• Объём мозга составляет уже почти 90% от будущего взрослого объёма
• Развивается эксплицитная (сознательная) память
• К этому времени уже заложены способности к обучению, социальному взаимодействию и эмоциональному реагированию

От 4 до 10 лет

Мозг ребёнка в этом возрасте более чем в два раза активнее мозга взрослого человека: на функционирование мозга взрослого человека уходит около 20% потребляемого кислорода; на функционирование мозга ребёнка в этом возрасте — до 50%.

8 лет

Начинают формироваться логические способности.

От 11 лет и далее

В этом возрасте начинается процесс вызревания нервных связей: мало используемые связи перестают быть активными, чтобы остались только самые эффективные пути для прохождения нервного импульса. Лобная доля начинает более полно и быстро взаимодействовать с другими областями мозга.

14 лет

В лобной доле начинается процесс образования миелинового слоя, который открывает новые пути для обучения, поскольку по миелинизированным волокнам импульс проводится в 5-10 раз быстрее, чем по немиелинизированным. Почему лобная доля? Потому что эта область мозга отвечает за планирование, решение задач и другую высшую мыслительную деятельность. Оценка рисков, расстановка приоритетов, самооценка и другие задачи в этот период начинают решаться гораздо быстрее, чем раньше.

23 года

Завершается процесс вызревания: к этому времени из головного мозга удалена уже почти половина детских синапсов. Прочие изменения, происходящие в мозге после 20 лет, пока мало изучены.

25 лет

Завершается процесс миелинизации. Мозг полностью созрел. Не в 16 лет, когда в Америке разрешается водить машины; не в 18 лет, когда человек получает право голоса; не в 21 год, когда американские студенты получают право приобретать алкоголь; а ближе к 25, когда в той же Америке молодые люди получают право арендовать автомобиль.

Далее

Мозг всё ещё способен строить новые связи между нейронами, пока происходит процесс обучения. Тем не менее, наиболее пластичен и восприимчив к изменениям мозг в раннем возрасте; созревающий мозг становится более специализированным для совершения более сложных функций, что приводит к затруднённой адаптации к переменам или непредвиденным обстоятельствам. Есть говорящий пример: в течение первого года жизни зоны мозга, отвечающие за дифференциацию звуков, становятся более специализированными — они как бы «настраиваются» на волну того языка, на котором говорит окружение. В это же время мозг начинает терять способность узнавать звуки других языков. Несмотря на то, что мозг в течение жизни не теряет способность к изучению других языков или овладению других навыков, эти связи уже никогда после не смогут настолько легко перестраиваться.

По материалам ECED.

Ребенок рождается с большинством мозговых клеток, которые этот орган должен иметь. В первые 12 месяцев жизни головной мозг (ГМ) становится более сложным, при достижении 2-летнего возраста имеет 75% веса взрослого мозга. В возрасте 3-х лет процент веса увеличивается до 90%. Почти 50% мозговых клеток, присутствующих при рождении, ослабевают или умирают в течение первых лет. Этот процесс организует и оптимизирует мозговую деятельность. События в жизни ребенка провоцируют электрические импульсы, создают нервные волокна. Чем больше волокон используется, тем стабильнее становится важный орган, тем меньше нейронов подвержено отмиранию. Аналогично мышцам, детский мозг работает по принципу «используйте или потеряйте».

Мозговые волны

Мозговые волны – это выражение частоты, в которой работает орган. В течение дня они меняются, что вызывает изменение состояния человека. Волны делятся на 5 типов:

• дельта;
• тета;
• альфа;
• бета;
• гамма.

Все волны активные, на сознание влияет доминирующая мозговая волна. Каждый тип волны играет важную роль в формировании интеллекта в детстве.

Деятельность и возможности мозга описаны в ряде книг В.М. Бехтерева (их можно скачать на многих специализированных сайтах).

Ниже представлена диаграмма частот волн и соответствующие состояния ума.

Бета (14-30 Гц):

• концентрация, волнение, бдительность, познание;
• высокие уровни связаны с беспокойством, заболеваниями, чувством одиночества, спорами.

Альфа (8-13,9 Гц):

• релаксация, бодрствование, легкий транс, увеличение производства серотонина;
• сонливость, медитация, вход в подсознание.

Тета (4-7,9 Гц):

• фаза сна REM;
• увеличение производства катехоламинов (важно для обучения и памяти), повышение креативности;
• интегративные, эмоциональные переживания, потенциальные изменения в поведении, повышенное сохранение знаний;
• гипнотическое воображение, транс, глубокая медитация, проникновение в подсознание.

Дельта (0,1-3,9):

• «бессонный сон»;
• выпуск гормона роста;
• глубокое, нефизическое состояние, транс;
• вход в подсознание.

Пренатальное развитие

Рассмотрение вопроса, как развивается мозг ребенка, следует начать уже со времени формирования эмбриона. Он формируется в утробе от передней части нервной трубки, возникающей на 3-й неделе (20-27 день развития). Нервная трубка образовывается первичной и вторичной нейруляцией. В головном конце нейронной трубки формируются 3 первичных церебральных кармана – передний, средний, задний. В то же время создается лобная, теменная, затылочная доля. Из нейроэктодермы возникает нейронный диск.

На 5-й неделе образуются вторичные мозговые подушечки, формирующие основные части взрослого органа. Передний мозг делится на промежуточный конечный, задний – на продолговатый, мост, мозжечок.

Гирификация полушарий происходят последовательно. Сначала образуется продольная щель (определено тем, что полушария растут отдельно), затем – латеральная борозда (отделяет височную долю), после нее – центральная борозда.

Особенности пренатального этапа развития мозга ребенка:

• 3 неделя: создание медуллярной (спинальной) трубки;
• 4 неделя: расширение проксимальной трубки на 3 первичных и 5 вторичных фолликулов;
• 6 неделя: нейробласты начинают превращаться в зрелые нейроны;
• 2-й месяц: развивается мозжечок, основа нейрогипофиза, ринэнцефалон (обонятельный центр), гиппокамп, базальные ганглии; на этом этапе начинают развиваться полушария большого мозга;
• 3-й месяц: начинает формироваться мозолистое тело;
• 4-й месяц: развитие головного мозга у детей продолжается интенсивным разделением полушарий (гирификацией), увеличением их поверхности;
• далее детский головной мозг переживает пролиферацию, дифференциацию, миграцию, созревание нервных клеток, рост поддерживающих элементов; с конца внутриутробной жизни начинается миелинизация.

Неонатальное развитие ГМ

Люди – единственные млекопитающие, ГМ которых в первые 2 года жизни в 3 раза увеличивается в размерах. Если бы он был больше уже при рождении, голова младенца не смогла бы пройти через родовые пути. В случае маленького объема жизнь малыша была бы под угрозой.

Недостаточный размер ГМ наблюдается при микроцефалии, аномалии, сопровождающейся умственной недостаточностью.

Как развивается мозг ребенка до года:

• при рождении он весит около 350 г, до 1 года – около 1 кг;
• при рождении мозг имеет около 200 триллионов нейронов (нервных клеток) – примерно столько же, сколько во взрослом возрасте;
• каждый нейрон реагирует на стимуляцию растущей системы дендритов (разветвленных нервных клеток) и синапсов (место передачи сигналов от одного нейрона к другому);
• каждый нейрон заканчивается дендритами с примерно 15000 синапсов;
• формирование дендрита со временем становится более сложным, с 3-4 ветвями в возрасте до 6 месяцев;
• чем больше стимулов захватывает ГМ, тем лучше становятся дендриты;
• передняя доля (часть, отвечающая за эмоции) становится метаболически активной с 6 месяцев (нервная основа эмоционального интеллекта формируется до 18 месяцев);
• на протяжении 2-4 месяцев количество синапсов в зрительном центре увеличивается в 10 раз (примерно 20000 нейронов);
• до 12 месяцев нейроны, отвечающие за идентификацию родного языка, находят свое постоянное место.

Развитие ГМ в течение первых лет жизни

Мозг новорожденного анатомически и функционально незрелый. В грудной период он быстро растет, увеличивается количество глиальных клеток, уменьшается гидратация.

В конце 1-го года вес ГМ удваивается. Развитие мозга ребенка по годам происходит интенсивно, в процессе онтогенеза врожденные безусловные рефлексы заменяются условными.

В 3 года мозг весит примерно в 3 раза выше, чем при рождении. Используется способность абстракции, обучения, воспоминаний; ребенок осознает свою личность, становится социальным созданием.

Первые годы жизни – это стадия, имеющая решающее значение для развития мозга ребенка, создают неврологическую основу для интеллектуального развития в подростковом и взрослом возрасте.

В первые годы дети очень открыты для науки путем игры. Для маленьких детей игра – это способ подготовки к успешной дальнейшей жизни. Поэтому в этот период важна родительская любовь, достаток совместно проведенного времени.

В 6 лет вес ГМ почти равен весу взрослого человеческого мозга (1250 г). Полушария выразительно бороздчатые. Завершается ветвление нейронов, миелинизация (создание покрытия, защищающего большие нервные волокна от повреждения), улучшается память, способность воссоздавать воспоминания. В деятельности коры ГМ применяется способность внутреннего блокирования, ребенок различает то, что он говорит, думает, читает.

В течение первых 8 лет жизни (особенно первых 3 лет) существует несколько критических периодов для приобретения определенных видов интеллекта. Если эти «периоды возможностей» закрыты, обучение становится более сложным, иногда даже невозможным.

У подростков ГМ растет в основном в передних долях, его вес составляет около 1400 г.

Мозговые заболевания у детей

Поскольку мозг развивается во время внутриутробной жизни и относительно долго после рождения, его индивидуальные структуры более подвержены повреждению. С другой стороны, нервная система ребенка по сравнению с взрослой обладает лучшей пластичностью и способностью к регенерации, например, после удара, сотрясения, воспаления.

В педиатрической неврологии и нейропсихологии регистрируются следующие патологии:

• церебральный паралич и другие расстройства нервной системы – врожденные пороки развития и различные генетические синдромы, задержка развития, аутизм, а также воспаления, опухоли, травмы;
• гередодегенеративные заболевания, метаболические дефекты, способные (не обязательно) воздействовать на другие органы;
• эпилепсия – в дополнение к идиопатическим эпилептическим синдромам (без видимых причин), приступы могут быть симптомом другого заболевания ГМ – рака, врожденных дефектов, дегенеративных, метаболических заболеваний; эпилепсия чаще встречается у детей с церебральным параличом.

Болезни у недоношенных детей

Недоношенные дети регулярно проходят исследование УЗИ. Из-за хрупких кровеносных сосудов, неспособных реагировать на изменения кровотока и внутричерепного давления, может возникать кровотечение в мозг. Это наиболее распространенная проблема в первые несколько дней после родов у детей из очень низкой весовой категории.

Другое специфическое мозговое заболевание недоношенных детей – кистозная перивентрикулярная лейкомаляция. Это расстройство белого вещества, приводящее к образованию кист. Основы этого заболевания возникают в ходе внутриутробного развития или сразу после рождения, но диагноз может быть определен только через несколько недель.

Как поспособствовать развитию детского ГМ?

Интеллектуальная основа человека в значительной степени формируется уже в пренатальный период. Поэтому, чтобы родить умного, физически здорового малыша, будущей маме важно сосредоточиться на своем образе жизни.

Так же, как кальций – это основной строительный блок костей, белок – составляющая часть мышц, одно из важнейших веществ для мозга – жир. На его долю приходится около 60% сухой части ГМ, около 1/3 – это ненасыщенные жирные кислоты, в частности, α-линоленовая и докозагексаеновая кислота, ответственные за правильное формирование нервной системы, психическое развитие детей. Важны также витамины B, особенно B1, B6, B12, B9 и другие вещества, такие как железо, йод, цинк, белок.

Факторы, влияющие на развитие мозга у подростков

Наиболее интересным с точки зрения развития мозга является подростковый период. Это означает, что в это время он поглощает почти все, с чем сталкивается – от позитивных отношений с друзьями или учителями до рисков, стресса. Поэтому эксперты побуждают родителей заботиться о том, как развить мозг ребенка, помочь детям избегать рисков подросткового возраста, способных негативно сказаться на их жизни.

• Сотрясение. Очень опасная проблема подростков; может происходить при любом виде спорта, которым дети занимаются в этот период. Если возникает подобная ситуация, следует обратиться к врачу, предпочтительно к спортивному профессионалу.
• Стресс. Хотя области мозга, отвечающие за рациональные аспекты вещей, у подростков часто «заклиниваются», в эмоциональном отношении их мозг работает на полную силу. Поэтому даже незначительная критика, банальная для взрослого человека, для подростка может быть важным фактором развития.
• Наркотики и алкоголь. Чрезмерная активность мозга подростка делает его буквально «губкой», поглощающей всю информацию из окружающей среды. Мозг быстро реагирует на любые новые задачи, как на положительные, так и на отрицательные, такие как различные вещества, вызывающие привыкание.

Детям не рекомендуется гипноз. МРТ выявил значительные функциональные изменения в мозге после гипноза.

Заключение

Детский мозг имеет гораздо больше нервных связей, чем взрослый. Новорожденный поглощает все стимулы из окружения, не умеет выбирать между ними. Только посредством обучения и опыта он постепенно начинает концентрироваться на индивидуальных восприятиях, а нервная сеть формируется в более простую, но конкретную форму.