Ирина Бодэ
На ощупь
Как ребенок познает мир и как развиваются его органы чувств

Информация в современном мире — это всё. Это профессиональный опыт, это возможность реализовать себя, это даже знание того, что не стоит лизать трубу на морозе. Воспринимать эту информацию мы можем по-разному. У нас существует несколько способов познавать окружающий мир, один лучше другого. При этом в течение жизни мы учимся определять, какой из способов будет наиболее эффективен в рамках поставленной задачи.

Для того, чтобы понять, как же только пришедший в этот мир человек должен воспринимать его, проект Fleming разбирается в терминологии и в том, что происходит с анализирующими системами на самых ранних стадиях развития.

Анализаторы

Глаза, уши, кожа — это общепринятые названия органов чувств. Однако если вдаваться в подробности, термин “орган чувств” не может со всей точности отразить, как мы воспринимаем информацию. Например, если вырвать глаз из орбиты, что называется, с корнем, ничего он нам с вами передать не сможет, как не сможет передать и зрительный нерв, который останется одиноко торчать в орбите. В медицинской практике чаще используется термин “анализатор”, который подразумевает под собой не просто глаз, ушную раковину или чувствительные нервные окончания, но всю совокупность структур, которые осуществляют анализ поступающих стимулов и выдают в зависимости от этого адекватный ответ. Анализатор при этом состоит из трех частей: рецепторов, проводящих путей с промежуточными нервными центрами и коркового отдела, то есть клеток коры больших полушарий. При этом рецепторы каждого анализатора трансформируются особым образом для лучшего восприятия информации. Рецепторные клетки преобразовывают энергию внешнего стимула в энергию нервного возбуждения.

Анализаторы бывают как внешними, так и внутренними. Так к внешним относятся анализаторы зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса; к внутренним — анализаторы, отвечающие за координацию движений, не всегда осознаваемое нами ощущение собственного тела, вестибулярный анализатор. Из этого вступления необходимо вынести, что рецепторные клетки имеют невральное происхождение, то есть образовались от общего “предшественника”, нервной трубки, из которой образуются также головной и спинной мозг.

Зрение

Зрительный нерв и сетчатка начинают формироваться на 6-7 неделях эмбрионального развития. При этом вспомогательный аппарат глаза, брови и ресницы, полностью формируются на 21 неделе, в это время ребенок уже может двигать глазными яблоками, а в ближайшее время сможет даже открывать их. До этого плод ориентируется в утробе на ощупь.

В отличие от компонентов других сенсорных систем, многие элементы зрительной системы человека развиваются в основном в постнатальный период, то есть после рождения. Все структуры сформированы, однако система еще “не обкатана”. Новорожденные могут различать изменения яркости, изменение положения предметов, даже следить за движущимися предметами. Исследования нервной проводимости до сих пор проводятся, большинство из них основаны на невербальных сигналах, подаваемых младенцем в ответ на стимулы. Сложность состоит именно в правильной интерпретации подобных сигналов.

Острота зрения, или способность глаза различать мелкие детали, является одной из характеристик зрительной системы. У новорожденных она примерно в 10-15 раз хуже, чем у взрослого человека с нормальным зрением. Связано это с тем, что мышцы, ответственные за движение, только начинают укрепляться, а компоненты нервной системы еще слишком незрелы и не способны адекватно различать поступающие стимулы. Однако в чем младенцы действительно хороши, так это в распознавании лиц. Исследования показывают, что младенцы предпочитают лицо матери незнакомым уже через 14 дней после рождения, результаты некоторых исследований даже говорят о том, что младенцы способны отличить лицо матери от других лиц уже через 4 дня после рождения. При этом система распознавания лиц у младенца также совершенствуется: одномесячный ребенок рассматривает общие очертания лица и основную долю внимания уделяет глазам, двухмесячный же больше фокусируется на различных особенностях черт лица.

Еще одной характеристикой визуальной информации является глубина объекта. Для ее восприятия мы анализируем информацию о расстоянии до предмета и его кинетике. Так предметы, которые расположены ближе к нам, обычно занимают больше места в пространстве, однако младенцы еще плохо оперируют этой информацией, так как предметы могут быть одинаковых размеров, но находиться на разном расстоянии от глаз. Система нашего зрения сформирована таким образом, что глаза реагируют на один и тот же стимул под разным углом. Изображения с каждого глаза обрабатываются в мозге и дают нам трехмерную картину мира. Способность ребенка управлять движением глаз и фокусировать их на определенном объекте играет решающую роль в восприятии глубины. Новорожденный может делать это примерно в половине случаев. С развитием бинокулярного зрения дети в возрасте 4-5 месяцев развивают ощущение постоянства размеров и формы предметов, в возрасте 3-5 месяцев дети уже реагируют на приближающийся к ним объект, если чувствуют, что он может столкнуться с ним.

Цветовая чувствительность значительно улучшается в течение первого года жизни. Согласно современным исследованиям, младенцы предпочитают контрастность цветов их насыщенности. Порог светочувствительности у взрослых намного ниже, чем у младенцев: ребенок в возрасте 1 месяца способен реагировать на свет, только если стимул будет примерно в 50 раз интенсивнее, чем для взрослого. К двум месяцам порог значительно уменьшается.

Слух

Развитие слухового восприятия — невероятно сложный процесс. Он связан с развитием речевого аппарата и усвоением языка. Однако даже новорожденные уже проявляют значительную реакцию на звуковые стимулы, причем она есть даже у недоношенных, что неудивительно: слуховой анализатор развивается очень рано, с 14 недели эмбрионального развития ребенок уже может слышать, что происходит вокруг него, так что вполне можно включать ему музыку, а к третьему семестру слуховой анализатор по большей части уже полностью сформирован.

Несмотря на полное развитие, для различения некоторых звуков может понадобиться время: после рождения уши могут быть заполнены жидкостью, а слуховые центры мозга еще находятся на стадии развития. Но слышать голос мамы и реагировать на него младенец умеет. Новорожденные вообще очень внимательно прислушиваются к голосам, особенно к высоким, способны отличать знакомые звуки от новых, знакомые звуки действуют на них успокаивающе. Однако реагировать на стимулы дети могут совершенно по-разному, во многом это зависит от их чувствительности: одни дети могут спокойно лежать, а другие — чуть ли не подпрыгивать даже от небольшого шума. К 4 месяцам дети начинают искать источник звука, а к 6 — начинают пытаться имитировать их. Развитие структур мозга, отвечающих за различение сложных составных звуков и их адекватное восприятие, может продолжаться до 12 лет.

Осязание

Осязание — ключевое чувство, через которое ребенок знакомится с окружающим миром. Оно играет важнейшую роль в формировании связи между матерью и ребенком, позволяет ему взаимодействовать с другими людьми. Несмотря на значительное развитие осязания внутри материнской утробы, по-настоящему структуры осязания начинают формироваться только после рождения (что вполне логично, так как в утробе трогать особо нечего).

Органом осязания является кожа со всем ее “внутренним содержимым”. По одной из классификаций рецепторы кожи делятся на два типа: свободные нервные окончания, которые воспринимают болевые ощущения, и инкапсулированные, специализированные рецепторы. Иннервация кожи похожа на систему ее кровоснабжения. Импульс, получаемый от рецепторов вашей руки, передается по афферентным (чувствительным) волокнам в спинной мозг, откуда при помощи трактов, соединяющих спинной и головной мозг, передается в специализированные центры головного мозга. Кожа лица иннервируется черепными нервами. Нервы эти начинают формироваться довольно рано: к 6 неделе многие спинномозговые нервы уже сформированы.

Наиболее чувствительными являются губы и ладони. Это связано с ассоциацией тактильной чувствительности данных частей тела с пищевыми рефлексами. Чуть менее чувствительны лицо, живот и ступни. Исследования показывают, что легкие прикосновения не только вызывают у детей реакцию, но и способны успокаивать их. Часто на прикосновение ребенок отвечает хватательным рефлексом. Еще дети очень ценят аккуратный массаж (именно аккуратный и обязательно правильно выполненный, так как скелет ребенка очень податлив). А вот резкие и неприятные прикосновения вызовут бурю негативных эмоций.

Образование связей, прунинг, нейропластичность

Нейропластичность — это совокупность множества процессов, происходящих на протяжении всей жизни, она не состоит только из одного типа морфологических или функциональных изменений. В этих процессах участвуют не только нейроны, но и клетки тканей, выполняющих питающую и поддерживающую функции: клетки глии и сосудов. В норме эти процессы происходят только тогда, когда мозг воспринимает новую для себя информацию. Однако в случае черепно-мозговой травмы нейропластичность может помочь не утратить функциональность поврежденных зон и является адаптивным механизмом.

Например, в течение многих лет ученые полагали, что развитие бинокулярного зрения и ощущения глубины и объема предметов (стереопсис) должно происходить именно в раннем детстве. Однако в последние годы людям с различными поражениями зрительного анализатора оказывается огромная помощь, которая не возымела бы никакого эффекта без нейропластичности. Развитие бинокулярного зрения и стереопсиса у людей с поражениями зрительного анализатора является одной из активно исследуемых областей офтальмологии.

В первые годы жизни у человека развивается огромное количество связей между нейронами, начиная с простейших рефлекторных дуг, заканчивая сложными нейронными сетями различных когнитивных процессов. Функциональные области, которые отвечают за обработку поступающей информации, могут находиться в совершенно разных, анатомически разделенных структурах мозга, однако все они связаны между собой посредством нервных синапсов. Организация развития этих цепей представляет собой сложный процесс, на который влияют и генетика, и экология, и адекватность раздражителей, которые воздействуют на рецепторы. Понимание же механизмов того, как именно образуются нервные связи между разными функциональными центрами мозга, может помочь в понимании молекулярных механизмов развития когнитивных расстройств, таких как аутизм или шизофрения.

Слои неокортекса на стадии эмбрионального развития. а) схематическая иллюстрация развития (Bystron et al., 2008, Nature Publishing Group) б) гистологический срез мозга плода на 16 неделе после гестации (Kostović et al., 2002, Oxford University Press)

Ошибки в развитии мозга на стадии эмбрионального развития могут иметь серьезные последствия. Примером может служить лиссэнцефалия — довольно редкое заболевание, при котором наблюдается полное или частичное сглаживание извилин коры головного мозга. Возникает такой феномен из-за ошибки на 12-24 неделях беременности в миграции нейробластов, зародышевых нервных клеток, из нервной трубки. Причиной развития “гладкого мозга” может стать как вирусная инфекция, перенесенная матерью на ранних сроках беременности, так и мутации разных хромосом. Мутации затрагивают гены, кодирующие белки цитоскелета, белок рилин, отвечающий за нормальное формирование мозговых структур, а также некоторые другие важные белки и компоненты путей передачи сигналов.

Надо также отметить, что на ранних стадиях развития синаптические связи между нейронами являются своеобразным наброском, шаблоном, переходной ступенью. Впоследствии из них могут развиться стабильные более зрелые связи, а могут и не развиться. Мозг новорожденного в возрасте 2-4 недель составляет около 36% от среднего размера мозга взрослого человека. При этом области, отвечающие за соматосенсорное, слуховое и зрительное восприятие, обладают более развитой цитоархитектоникой (клеточным строением). Ассоциативные же зоны, которые отвечают в том числе за сравнение информации, поступающей от разных рецепторов, менее дифференцированы.

Количество серого вещества продолжает увеличиваться в течение нескольких первых лет жизни, хотя с каждым годом с меньшей скоростью. Такому росту способствуют увеличение количества синаптических связей между нейронами, а также процесс образования миелиновой оболочки нервных волокон, которая является изоляционным материалом нервов и способствует более быстрому проведению сигнала по волокнам. Скорость развития синапсов различается в разных зонах мозга: в зрительной коре в возрасте 3-4 месяцев плотность синапсов достигает 140-150% от этой же величины у детей 4-12 месяцев, после чего наблюдается спад плотности. В префронтальной коре развитие синапсов начинается в то же время, что и в зрительной, но пика плотности достигает в возрасте около 8 месяцев, этот пик может продержаться до возраста 2 лет.

Важнейшим процессом, протекающим все это время в мозге, является так называемый синаптический прунинг, процесс “удаления” ненужных синапсов. Прунинг у ребенка начинается непосредственно перед рождением и может происходить до полового созревания. Такой феномен необходим именно из-за того, что на ребенка в первые годы жизни обрушивается очень много информации, но не вся она ему будет необходима впоследствии. Существует три модели, посредством которых объясняется синаптическая обрезка: дегенерация аксонов, ретракция (уменьшение объема) аксонов, шеддинг аксонов (сход с поверхности клетки). Молекулярные механизмы пока до конца не изучены, но считается, что гормональные и трофические факторы являются основными регуляторами всего процесса прунинга.

Чрезмерно активное протекание синаптического прунинга в подростковом возрасте, которое обусловлено повышенной экспрессией гена С4, кодирующего одноименный белок из каскадной системы иммунной защиты, в последнее время связывают с развитием шизофрении. Белок С4 связывается с нейронами в месте их соединения и сигнализирует остальной иммунной системе, что данный синапс необходимо удалить. Проблема заключается в том, что в случае повышенной активности С4 начинает “метить” и нужные синапсы. Часто именно аномальный прунинг связывают с галлюцинациями.

Все описанные процессы можно объединить под термином “нейропластичность”. Этот термин получил широкую известность в 20 веке, когда был раскритикован другой подход к изучению мозга: ранее постулировалось, что мозг претерпевает развитие только в раннем детстве, а затем его развитие останавливается, отсюда и знаменитое “нервные клетки не восстанавливаются”.

Рождение

04.05.2017

Рождение

Реакция на звуковые стимулы, различение знакомых и незнакомых звуков. По этой причине, к слову, многие дети успокаиваются от ежедневного пения  одних и тех же колыбельных. Резкая реакция на громкие и неожиданные звуки.

Read more

Рождение

11.05.2017

Рождение

Сильно развит хватательный рефлекс, по мере взросления он ослабевает. При прикосновении к щеке ребенок повернется в вашу сторону, может использовать рот, как наиболее чувствительную часть тела, для изучения вашего пальца. Младенец способен сам искать сосок при кормлении.

Read more

Первый месяц

14.06.2017

Первый месяц

Взор ребенка блуждающий, так как бинокулярное зрение не развито. Некоторые дети к концу месяца уже могут фокусировать оба глаза и следить за движущимися объектами. Самым интересным объектом наблюдения являются лица. Ребенок способен различать изменения в мимике: закрытие и открытие глаз и рта, медленные движения головой.

Read more

Два месяца

17.07.2017

Два месяца

Отдается предпочтение контрастным цветам, так как похожие цвета различить еще очень трудно, однако в ближайшее время начнется развитие в этом направлении. Проявляется интерес к предметам основных цветов, более детализированным и сложным объектам.

Read more

2-3 месяца

13.08.2017

2-3 месяца

Ребенок реагирует на легкое щекотание. При жевании игрушек он попутно исследует их текстуру при помощи языка и губ. При этом он может заметить разницу между твердыми и мягкими предметами.

Read more

3 — 4 месяца

28.08.2017

Значительное развитие височной доли, отвечающей в частности за слуховое восприятие. Ребенок постепенно начинает совместно использовать слух и зрение для анализа окружающего мира. Формируется ассоциация звукового сигнала с его источником. Дети могут начать пристально следить за ртом, когда вы произносите слова.

Read more

4-5 месяцев

30.09.2017

4-5 месяцев

Ребенок тянется к предметам и касается их. Может приподниматься, чтобы схватить их двумя руками, но все еще часто использует рот для отчетливого понимания текстуры. Многие дети очень положительно реагируют на присутствие в воде, в частности, на брызги во время купания. Ребенок с большим интересом начинает реагировать на звуковые игрушки.

Read more

4 — 5 месяцев

06.11.2017

4 — 5 месяцев

Развитие восприятия глубины, размеров и формы, мелких объектов, возможно, даже движущихся. Начинает осознаваться факт постоянства объекта: предмет существует, даже если я его сейчас не вижу (поэтому многие дети любят играть в “А кто это у нас тут? А нету никого!”).

Read more

6-7 месяцев

20.11.2017

6-7 месяцев

Дети начинают понимать, откуда берутся звуки, поворачиваются в сторону источника звука. Могут реагировать даже на тихие шумы. Начинаются попытки звукоподражания.

Read more

8 месяцев

24.11.2017

8 месяцев

В принципе, визуальное восприятие ребенка в этом возрасте почти не отличимо от взрослого, однако внимание малыша еще сосредоточено на близко расположенных объектах. Дальнейшее развитие затрагивает распределение внимания и может продолжаться до возраста двух лет.

Read more

7-8 месяцев

11.12.2017

7-8 месяцев

При помощи осязания ребенок различает объемные и плоские объекты. Может поползти в сторону предмета, чтобы его как следует ощупать.

Read more

10 месяцев

12.03.2018

10 месяцев

Так как в это время ребенок начинает активно двигаться, но все еще продолжает использовать рот для распознавания предметов, очень важно следить за качеством предметов, к которым он прикасается. Ему нравится собирать и разбирать предметы, желательно, чтоб они были разноцветными и с движущимися частями.

Read more

1 год

15.05.2018

1 год

Возрастает подражательная способность. Например, если ребенок часто слушает какую-то песенку, которая ему нравится, он будет все время пытаться подпеть.

Read more

1 год

21.05.2018

1 год

К тому моменту, когда ребенку исполнится год, он уже будет способен различить всевозможные характеристики предмета на ощупь: липкость, шероховатость, влажность, гладкость, твердость-мягкость, температуру. Обычно в это время дети начинают понимать, что все тянуть в рот вовсе не обязательно и используют в этих целях только руки.

Read more

***

Важно отметить, что, помимо генетических и прочих биологических факторов, на развитие мозга сильно влияет внешняя среда, в которой живет человек, а также действия самого человека и отчасти его мысли. Я волнуюсь из-за экзамена, потому что я о нем думаю, или я думаю о нем, потому что я из-за него волнуюсь? Именно поэтому то, как человек будет воспринимать окружающий мир, не всегда строго детерминируется генами или условиями внутриутробного развития. Разные люди с одинаковыми поражениями, например, слухового анализатора, в зависимости от того, в какой среде они росли, насколько активно развивали остаток слуха, будут по-разному адаптированы к среде. Несмотря на качество и количество потребляемой информации, мы зачастую сами решаем, что, как и в каком количестве потреблять.


Если вы нашли опечатку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter


Понравилась статья? Подпишитесь!

Детектив Эбола

Человек, открывший вирус Эбола, рассказывает о том, как это было. Перевод BBC

Заразный рак

Как вирусы могут вызывать рак, какие процессы происходят в организме, и что с этим можно сделать