УСЛОВИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЦНС В ОНТОГЕНЕЗЕ

 

3.1. ПЛАСТИЧНОСТЬ ЦНС В ОНТОГЕНЕЗЕ

 

Мозг новорожденного ребенка составляет лишь четверть размера мозга взрослого человека, но тот факт, что именно первые годы жизни являются определяющими для становления интеллекта, свидетельствует о сложности психических процессов в раннем онтогенезе.

С момента рождения ребенок включен в сеть культурных, биологических, социальных влияний, в условиях которых он постепенно определяется как самостоятельное существо благодаря пластичности центральной нервной системы. В общепринятом понимании пластичностью считают способность ЦНС изменять свои морфофункциональные характеристики под влиянием опыта.

В настоящее время теория пластичности нервной системы занимает существенное место в представлениях о структурных особенностях и функционировании мозга.

Под пластичностью позразумеваются изменения структурно-функциональной и метаболической организации нервной системы, обеспечивающие возможность продолжения эффекта после окончания стимула либо сохранение эффекта в виде следа, а также модуляции эффекта при повторных воздействиях. В нормальных условиях структурно-функциональные изменения на различных морфофункциональных иерархических уровнях нервной системы происходят постоянно, создавая физиологическую пластичность нервной системы. В случаях выхода за физиологические пределы процессов реорганизации пластичность нервной системы теряет физиологический, оптимальный характер.

Наибольшей пластичностью, т.е. способностью к реорганизации, обладают функционально незрелые структуры. Активизацию и интенсификацию роста и развития нервных клеток в раннем онтогенезе обеспечивают особые биохимические агенты - факторы роста нервной ткани (ФРН). Пластичность существует на всех иерархических уровнях организации нервной системы и затрагивает не только микропроцессы (например, образование медленных потенциалов), но и макропроцессы (восприятие, память). На уровне биоэлектрической активности головного мозга пластичность нервной системы определяют как высокую вероятность перехода одного вида биоэлектрической активности в другой. Отмечено изменение пластичности нервной системы, интерпретированной по вероятностям перехода одного электроэнцефалографического (ЭЭГ) ритма в другой.

На уровне биоэлектрической активности головного мозга пластичность нервной системы определяют как высокую вероятность перехода одного вида биоэлектрической активности в другой. Отмечено изменение пластичности нервной системы, интерпретированной по вероятностям перехода одного электроэнцефалографического (ЭЭГ) ритма в другой, а также по «ядрам» биоэлектрической активности при нервно-психических заболеваниях у взрослых.

Исследование ЭЭГ новорожденных с помощью анализа, позволяющего определить переходы одного вида активности в другой, показал, что значимым неблагоприятным прогностическим фактором для детей с синдромом двигательных расстройств явилось снижение вероятности переходов из ритма в ритм как в предполагаемой зоне поражения, так и (в меньшей степени) в соседних областях. У детей с указанным ЭЭГ- паттерном в дальнейшем достоверно чаще сохранялся или усугублялся двигательный дефицит, а также формировалась задержка психомоторного развития. Следовательно, нарушение пластичности нервной системы, выражающееся в снижении вероятности перехода из одного вида биоэлектрической активности в другой, является важным механизмом нарушения нервно-психических функций, как у взрослых, так и у детей.

При рассмотрении функционирования мозга в целом пластичность нервной системы достаточно ярко описана с помощью дихотомии вариабельность/стереотипность. У здоровых детей различных возрастных групп отмечался широкий диапазон вариабельности движений, что показано в ряде исследований посредством визуального анализа и видеоанализа.

Пластичность при любом масштабе и разных аспектах рассмотрения этого процесса представляет собой универсальный принцип структурно-функциональной организации мозга.

Оптимальная пластичность нервных процессов обеспечивает благоприятное развитие мозга человека, способность к обучению в широком смысле этого слова. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что на ранних этапах развития изменения среды могут весьма существенно изменить морфофункциональные особенности ЦНС, а также поведение животных и человека.

 

3.2. ЭФФЕКТЫ ОБОГАЩЕНИЯ И ОБЕДНЕНИЯ СРЕДЫ

 

Использование обогащенной и обедненной среды как методического приема впервые было предложено Д. Хеббом. На основании результатов своих исследований, он сформулировал положение о том, что при восприятии животным в раннем периоде повышенной сенсорной стимуляции приобретается опыт, который находит отражение в более позднем развитии поведения. Предложенный им метод выращивания животных в усложненной и примитивной среде применялся для выявления значения раннего опыта не только в формировании поведенческих реакций, но также и в развитии различных нейрофизиологических функций, структуры и метаболизма мозга.

Понятие «обогащенная среда» вошло в экспериментальную психофизиологию в результате серий экспериментов на животных, проведенных психологом М.Розенцвейгом, биохимиком Э.Беннетом и анатомом Даймондом в Беркли (Калифорния). Часть крыс, получавшая обильный корм, содержалась в отдельных клетках в условиях изоляции и минимального воздействия внешних раздражителей. Вторая группа крыс жила в большой общей клетке, получала разнообразные воздействия, обучалась в различных заданиях. Через несколько недель после начала эксперимента у крыс из «обогащенной» (второй группы) по сравнению с крысами «обедненной» (первой) группы кора мозга была толще, а нейроны имели намного больше синапсов, свидетельствующих об образовании значительного количества контактов между ними.

Обогащению, усложнению среды способствует воспитание молодых животных в обширных клетках, вольерах, оборудованных мостиками, лесенками, игрушками и различными другими устройствами и предметами, количество и качество которых постоянно меняется. Кроме того, для обогащения среды используются также зрительные, слуховые, вестибулярные стимулы. Частая смена обстановки требует от животного повышенной двигательной исследовательской деятельности и активности, выраженной способности взаимодействовать с внешними предметами и людьми.

Многочисленные исследования подтвердили, что при обогащении среды отмечается усиленное развитие морфологических элементов: увеличивается длина полушарий, утолщается поперечник коры, укрупняются тела нейронов, увеличивается ветвление отростков нейронов, т.е. улучшается динамика мозгового созревания.

По контрасту с этим обеднение среды идет по пути лишения всякого разнообразия внешней обстановки. Взращивание животного в одиночной маленькой пустой клетке в полной изоляции от других животных крайне изменяет морфологические и функциональные характеристики ЦНС. Так, если детеныш животного растет в условиях лишения зрительного опыта, наблюдается морфологическая деструкция зрительных центров головного мозга и искажения в ходе созревания зрительных функций.

Важно, что изменения, происходящие в ЦНС под влиянием внешних воздействий, специфически связаны с характером этих воздействий. Например, если одних котят выращивать в условиях, где единственным сложным зрительным стимулом является рисунок из вертикально ориентированных черно-белых полос, а других - в условиях, где их будут окружать горизонтально ориентированные черно-белые полосы, то зрительная кора котят первой группы приобретет повышенную чувствительность к вертикальным линиям, и практически не будет реагировать на горизонтальные, а зрительная кора вторых, напротив, начинает воспринимать только горизонтальные линии и не будет реагировать на вертикальные полосы. Под влиянием раннего сенсорного опыта происходит специализация нейронов детекторов коры больших полушарий, их «настройка» на восприятие стимула, наиболее часто встречающегося в среде. Подобная настройка представляет механизм адаптации, что непосредственно обнаруживается в поведении животных. Котята первой группы испытывают трудности, поднимаясь по лестнице, так как они не видят горизонтальных линий, образуемых ступенями. Котята второй группы натыкаются на вертикально ориентированные ножки мебели.

Следовательно, под влиянием сенсорного опыта в период развития характер связей в зрительной системе котят изменяется таким образом, что в первой группе количество клеток, реагирующих на наиболее частые стимулы (вертикальные полосы) - возрастает, а доля клеток, чувствительных к редким стимулам (горизонтальным полосам) убывает, во второй группе происходят противоположные процессы.

Необходимость пребывания в обогащенной среде для формирования зрелого мозга у новорожденного обнаружено в различии освоения многих навыков детьми, воспитанными матерью, постоянно общающейся с ними, и детьми из домов ребенка. Живущие в домах ребенка дети меньше стимулируются со стороны внешнего мира, находясь в условиях обедненной среды. Их развитие значительно отстают от нормы: некоторые из них неспособны сидеть до полутора лет, около 15% начинают ходить только к трем годам.

Функциональная пластичность у детей осуществляется за счет медленной миелинизации мозолистого тела, а также за счет избыточности синаптических связей. Пластические возможности мозга можно проиллюстрировать следующими данными. В 1970 году в Калифорнии нашли девочку Джинни, которую родители, не занимающиеся ею, продержали 13 лет привязанной к стулу. Девочка не могла говорить, жевать, ходить. Вся ее деятельность обеспечивалась деятельностью только правого полушария. Имеются сведения, что у детей, родившихся без отклонений, но проживающих в неблагоприятных семьях, в подростковом возрасте отмечалось в 10 раз больше мозговых повреждений, чем у детей с родовыми травмами, проживающими в благоприятных условиях.

Из сказанного следует, что, определенным образом организуя внешние воздействия, можно получить желаемое и селективное изменение функциональной активности нервных элементов.

 

3.3. МЕХАНИЗМЫ, ОПОСРЕДУЮЩИЕ ЭФФЕКТЫ

РАННИХ СРЕДОВЫХ ВЛИЯНИЙ

 

В раннем периоде развития мозга наблюдается период избыточной продукции синапсов (межклеточных контактов), которые не используются в состоянии конкуренции за ограниченное постсинатптическое пространство, и исчезают. В то же время сохраняются и стабилизируются именно те синапсы, которые несут нагрузку, проводя нервные импульсы. Таким способом создается окончательный паттерн синаптических контактов в формирующейся нейронной сети. Следовательно, именно качество и интенсивность средовых воздействий осуществляют подгонку нервных сетей в соответствии с особенностями среды, в которой развивается организм, обеспечивая их адаптивную настройку.

Известно, что в основе любой структурно-функциональной перестройки мозга всегда лежит изменение биохимических процессов в нервной ткани. Нейрохимическими исследованиями, посвященными изучению эффектов средовых воздействий, установлено, что под влиянием сенсорной стимуляции в раннем онтогенезе происходит повышение показателей специфического медиаторного обмена, т.е. обмена химических веществ, играющих роль посредников в межнейронных контактах. Это значит, что наиболее выраженные биохимические перестройки происходят в синаптических нервных аппаратах, обеспечивающих морфофункциональную связь и взаимодействие нервных клеток.

Отдаленные эффекты ранней сенсорной стимуляции связывают, однако, не только с биохимическими превращениями в синаптических контактах, но и с изменениями во всей клетке. Многочисленные факты говорят о том, что в результате влияния сенсорно обогащенной среды и тренировки в телах нервных клеток происходит повышение содержания сложного органического соединения - рибонуклеиновой кислоты (РНК), последняя участвует в синтезе белков, обеспечивающих нервную передачу и взаимодействие нейронов в нервных сетях. В то же время имеется немало данных, говорящих о том, что биосинтез РНК и белков имеет прямое отношение к образованию следов долговременной памяти.

Таким образом, главными нервными механизмами, опосредующими эффекты ранних средовых воздействий, являются пластические перестройки в ЦНС, происходящие на биохимическом и морфологическом уровнях, подразумевающие любые изменения эффективности и направленности связей между нервными клетками, которые по длительности превышают обычные процессы передачи информации.

 

3.4. ВЛИЯНИЕ СРЕДЫ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

ПОКАЗАТЕЛИ СОЗРЕВАНИЯ ЦНС

 

Закономерно возникает вопрос, в какой мере обогащение или обеднение опыта влияет на развитие ЦНС человека.

Некоторые заболевания человека способны приводить к таким эффектам, которые у животных вызывает обеднение среды. Например, ограничение притока сенсорной информации в результате врожденной амблиопии, катаракты или потери слуха, как показывают постмортальные исследования, сопровождается сходными морфологическими изменениями. У слепых от рождения людей зрительные структуры мозга несут отчетливые признаки морфологического перерождения.

Известно, что при удалении врожденной катаракты центральные структуры, ответственные за зрительную функцию, практически не страдают. Если операция проведена в раннем возрасте (до 5 - 6 лет), зрение восстанавливается, далее возможности восстановления прогрессивно снижаются вплоть до полной утраты ее в зрелом возрасте, пациенты остаются функционально слепыми и, несмотря на восстановление зрительных возможностей, они не в состоянии ими воспользоваться.

Как показывает опыт лонгитюдных исследований детей с низким зрением, в возрасте 6 - 12 лет возможно преодоление последствий зрительной депривации при помощи специального перцептивного обучение. В в результате обучения повышается способность к различению сенсорных признаков.

У детей с сенсорным дефицитом при разных видах амблиопии и потере слуха выявлено немало особенностей биоэлектрической активности мозга (фоновой и реактивной ЭЭГ, вызванных потенциалов), что дает основания для общего вывода: чем больше ограничение притока сенсорных стимулов (зрительных, слуховых и др.), тем больше отклонений от нормального хода созревания отмечается в характеристиках биоэлектрической активности. Ограничение зрительного сенсорного притока к мозгу ребенка, на ранних стадиях онтогенеза, даже сравнительно небольшое по времени, не сводится только к нарушению зрительных функций. Так вследствие ранней зрительной депривации при врожденной катаракте изменяется функционирование мозговых систем контроля состояния мозга, регулирующих внимание, и определяющих объем и характер информации, поступающей к мозгу.

Огромную роль в активизации мозговых центров играет самостоятельная двигательная активность детей. Известно, что дети, тесно спеленутые в течение длительного времени, отстают в интеллектуальном развитии от детей, имеющих возможность двигаться свободно. Неподвижные мышцы не стимулируют нейроны, что приводит к их атрофии.

В связи с широким распространением программ, направленных на раннюю стимуляцию психического развития, особый интерес представляет изучение влияния интенсификации обучения на психофизиологическое созревание детей.

Первые исследования в этом направлении показывают, что развивающее обучение приводит к изменению ряда параметров биоэлектрической активности головного мозга, свидетельствующих о его ускоренном созревании и значительном совершенствовании функций. Причем меняются те параметры, которые по современным представлениям связаны с обеспечением познавательной деятельности детей.

 

Вопросы для повторения:

 

1. Какие структурно-функциональные свойства нервной системы можно понимать под пластичностью?

2. Какие эффекты в развитии психических функций могут вызвать обогащенная, обедненная среды?

3. Опишите результаты влияния среды на функциональные показатели созревания ЦНС

 

 

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

 

Выготский Л.С.Собрание сочинений: В 6 Т.- М.:Педагогика, 1982-1984

Дубровинская Н.В., Фарбер Д.А., Безруких М.М. Психофизиология ребенка: психофизиологические основы детской валеологии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. завед.-М.- Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000

Лурия А.Р. Высшие психические функции человека и проблемы локализации //Хрестоматия по нейропсихологии. - М.: Рос. псих. общество, 1999

Обухова Л. Ф. Возрастная психология: феноменология развития, детство, отрочество: Учебник для студентов вузов

Пальчик А.Б. Диагноз и прогноз перинатальных поражений головного мозга гипоксического генеза. Автореф. дис…д-ра мед. наук. - СПб., 1997

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

Венгер Л.А., Ибатуллина А.А. Соотношение обеспечения, психического развития и функциональных особенностей созревающего мозга //Вопросы психологии, 1989, № 20, № 20-27

Властовский В. Г. Акселерация роста и развития детей. - М., 1976

Григорьева Л.П. Роль перцептивного обучения в преодолении последствий зрительной депривации у детей с низким зрением //Физиология человека, 1996. Т.22. № 5

Крыжановский Г.Н. //Журнал невропатологии и психиатрии им. С.С.Корсакова.-1990.-Т. 90, № 10

Николаева Е.Н. Психофизиология. Психологическая психология с основами физиологической психологии. - Новосибирск: Изд. компания «Лада», Новосибирск: «Наука». Сибирская издательская фирма РАН, 2001

Пожар Л. Психология аномальных детей и подростков – патопсихология. - Москва - Воронеж: Модек, 1996

Прибрам К. Языки мозга (Пер. с англ.) - М.:Прогресс, 1975

Розенцвейг М. Локализация источника звука //Восприятие. Механизмы и модели. - М, 1974

Судаков К.В. Функциональные системы организма. - М.:Медицина, 1984