Биологические исследования предоставляют интригующие доказательства взаимосвязи между развитием головного мозга и опытом в раннем детстве.
Косвенные доказательства этой взаимосвязи можно найти в соответствующих исследованиях «систем головного мозга (например, неокортекса) / гормональных путей» и стадий развития мозга у людей.
Проводящие пути головного моза, гормональные пути
Понимание работы и взаимосвязи гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГН) системы, вегетативной нервной системы и стресса значительно выросли после работы Селье (1936).
Посредством исследований в области психонейроэндокринологии и психонейроиммунологии возросло понимание развития этих систем в раннем детстве и их влияния на функцию головного мозга, на важные пути в эндокринной и иммунной системах.
По сути, внешние или внутренние сенсорные раздражители, направляющие импульсы в головной мозг через ГГН-ось, могут привести к увеличению производства кортикостероидов (стеринов) и активации автономной нервной системы.
Уровни стеролов и их продолжительность нахождения в крови влияют на все системы организма и органы, включая мозг. Мозг регулирует уровень стеролов в крови через систему обратной связи с участием гипоталамуса.
Регуляция высвобождения кортикотропин-рилизинг-гормона (КРГ) из гипоталамуса влияет не только на ГГН-проводящиий путь, но также на гиппокамп и другие пути, участвующие в лимбической системе (McEwen and Seeman 1999). Критический вопрос: как регулируется проводящий путь КРГ?
Гиппокамп и гипоталамус имеют стероидные рецепторы, которые важны в ряде аспектов, влияющих на функционирование мозга – потерю когнитивной функции, потерю памяти при старении, злоупотребление психоактивными веществами и попытками самоубийства (Gunnar 1998; Francis и др. 1999; McEwen and Seeman 1999; Selye 1936).
Исследования на новорожденных крысиных детенышах показывают, что внешние и внутренние стимулы на ранней стадии жизни могут определять чувствительность и регуляцию КРГ-ГГН системы (Francis и др., 1999; Gunnar 1998; McEwen, 1998; Meaney и др., 1996).
Некоторые регуляции, по-видимому, опосредованы воздействием раздражителей, в том числе стеринов, на активацию генетических компонентов в нейронах гиппокампа и гипоталамуса, являющихся частью процесса определения дифференцировки и функционирования клеток на ранней стадии жизни.
Стерины регулируют экспрессию генов несколькими путями, в том числе – активацию специфических генов и регуляцию транскрипции РНК. Растет понимание влияния и устойчивого воздействия изменененных условий окружающей среды (опыта) на развитие нервных систем как на уровне экспрессии генов, так и на развитие синапсов.
Некоторые исследователи пытаются выяснить, как изменения в сайтах, регулирующих транскрипцию генов, могут служить в качестве механизма долгосрочного воздействия на нейронную функцию.
Стимуляция КРГ-ГГН-проводящего пути может происходить по меньшей мере тремя способами:
- эндогенными факторами из кровообращения, например, связанными с болезнью;
- прямой стимуляцией со стороны висцеральных сенсорных систем (например, боль и артериальное давление);
- путем стимулирования гипоталамуса через внешние сенсорные системы мозга (например, зрение, осязание, звук, обоняние).
Гиппокамп является важной структурой, поскольку он связан с лимбической гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системой (ЛГГН) и префронтальной корой головного мозга (Dettling и др., 2000; Francis и др., 1999; McEwen и Seeman, 1999).
Гиппокамп влияет на память, обучение и поведение. Хронический высокий уровень стеринов может вызывать потерю нейронов в гиппокампе, что влияет на память и поведение (McEwen 1999; Sapolsky 1992, 1997).
Исследования на животных убедительно демонстрируют, что ранний опыт (стимуляция) влияет на развитие этих мозговых путей и их реакцию на внутреннюю или внешнюю стимуляцию в дальнейшей жизни.
McEwen и Schmeck (1994) суммируют это динамическое взаимодействие, эффекты раннего опыта и функцию КРГ-ГГН-проводящего пути следующим образом:
«Все это означает, что, хотя мозг вырабатывает гормоны и их множество эффектов, поток гормонов также влияет на мозг. Последствия этого глубоки: индивидуальные различия в опыте трансформируются в различия функций мозга, и даже в структуру мозга; это то, что делает ситуацию сложной и трудной для решения даже таких простых вопросов, как ‘природа vs воспитание’. Опыт ранней жизни и воздействие гормонов, которые определяются реакциями мозга на эти события, дают сигналы, изменяющими способ реагирования мозга на новые переживания в будущем» (McEwen and Schmeck 1994, p. 178).
Большая часть данных исследований как на людях, так и на животных, связывающих ранний опыт с проблемами физического и психического здоровья на более поздних этапах жизни, указывает на КРГ-ГГН-проводящий путь (Francis and others 1999; McEwen 1998, 1999; McEwen and Schmeck 1994; McEwen and Seeman 1999; Sapolsky 1997).
Работа Баркера и его коллег (Barker 1992, 1997; Phillips и др. 1998) по соотношению массы тела при рождении и продолжительности беременности к здоровью во взрослой жизни показывает «длительный охват» состояний в утробе матери и ранней жизни с такими взрослыми условиями, как ишемическая болезнь сердца, высокое кровяное давление, инсулиннезависимый диабет, снижение иммунной функции на более поздних этапах жизни и ожирение. Эксперименты на различных животных подтверждают связь между задержкой внутриутробного развития и гипертонией и метаболическими расстройствами.
Недавно группа Баркера (Phillips и др., 1998) обнаружила, что уровни плазменного стерола у 64-летних мужчин были обратно пропорциональны их весу при рождении. Более высокие уровни стеролов в плазме крови у мужчин с низким весом при рождении по сравнению с гестационным возрастом были в значительной степени связаны с более высоким артериальным давлением, уровнем глюкозы в плазме и резистентностью к инсулину. Группа Баркера заключает, что КРГ-ГГН-ось может быть запрограммирована внутриутробно (Phillips и др. 1998; Smythe и др. 1994).
Таким образом, развитие и регуляция КРГ-ГГН-проводящего пути в раннем возрасте, обусловленная внешними и внутренними стимулами, полученными внутриутробно и вскоре после рождения, влияет на регуляцию и функцию этого пути в течение всего жизненного цикла.
Поскольку этот проводящий путь может влиять на память, познание, поведение, метаболические пути, иммунную систему и сердечно-сосудистую систему на протяжении всей жизни, развитие функции мозга в раннем детстве очень важно.
Кроме того, данные свидетельствуют о том, что на реакцию вегетативной нервной системы, которую труднее изучать, также влияют условия в ранней жизни, вероятно, частично связанные с развитием лимбической гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (Francis et al., 1999).
См.: От раннего развития ребенка к развитию человека / Под ред. Мэри Эминг Янг.