هل يفهم الأطفال العالم منذ الولادة؟

الابن الأول لريبيكا ساكس ، آرثر ، دخل لأول مرة في أنبوب جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي لبناء مسح للدماغ عندما كان عمره شهرًا واحدًا فقط. ذهب ساكس ، وهو اختصاصي معرفي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إلى هناك. كانت غير مرتاحة مستلقية على بطنها ، ووجهها بجانب حفاضات الرضيع ، لكنها ضربته وطمأنته بينما كان مغناطيس تسلا الثالث يدور حولها. لم يظهر آرثر أي قلق ونام.

يهتم جميع الآباء بما يحدث في رأس الطفل ، ولكن القليل من الناس لديهم الفرصة لمعرفة ذلك. في الوقت الذي أصبحت فيه ساتش حاملاً ، كانت تعمل مع زملائها لسنوات عديدة لتطوير مخطط للحصول على صور لنشاط الدماغ عند الرضع. لكن تاريخ التسليم المتوقع لها في سبتمبر 2013 أعطى المشروع الزخم اللازم لإكماله.

على مدى العشرين عامًا الماضية ، استخدم الباحثون التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لفحص وظيفة الدماغ لدى الأطفال والبالغين. لكن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ، مثل النمط العكسي للقرن التاسع عشر ، يتطلب جمودًا كاملاً لكائن المسح ، أو ستتضح الصورة. الطفل المستيقظ هو كتلة عصبية من الحركات ، ولا يمكن إجبارهم على الاستلقاء بالإقناع أو الوعود. يعتمد عدد صغير من دراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي الموجودة اليوم على صور دماغية لأطفال نائمين يلعبون الموسيقى.

لكن ساكس أراد أن يعرف كيف يرى الأطفال العالم وهم مستيقظون. كانت بحاجة للحصول على صورة لعقل آرثر وهو ينظر إلى مقاطع الفيديو. هذا سهل مع الأشخاص البالغين. كان هذا ضروريًا للوصول إلى سؤال أكثر جدية: هل يعمل دماغ الأطفال مثل المنمنماتنسخة من الدماغ البالغ ، أم أنها مختلفة بشكل أساسي؟ تقول: "لدي مشكلة أساسية في نمو الدماغ ، ولدي طفل يعاني من نمو دماغي". "لقد تم دمج أهم شيئين في حياتي مؤقتًا داخل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي."

أخذت ساكس إجازة أمومة ، معلقة مع آرثر داخل السيارة. "في بعض الأحيان لم يعجبه ذلك ، وأحيانًا كان ينام ، أو كان شقيًا أو يرتدي ملابسه ،" تقول. "من النادر الحصول على بيانات جيدة عن دماغ الرضيع." بين الجلسات ، قام ساكس وزملاؤه بفحص البيانات ، وضبطوا التجارب ، وبحثوا عن أنماط في دماغ آرثر. عندما تمكنوا من الحصول على أول نتيجة مفيدة ، كان آرثر يبلغ من العمر 4 أشهر ، و "قفز ساكس إلى السقف بفرح".

العمل الأخيرالتي ظهرت في Nature Communications هي تتويج لأكثر من عامين من العمل مع صور دماغ آرثر وثمانية أطفال آخرين. في العمل ، وجد العلماء أوجه تشابه غير متوقعة تستجيب بها أدمغة الرضع والبالغين للتحفيز البصري ، بالإضافة إلى العديد من الاختلافات المثيرة للاهتمام. هذه الدراسة هي الخطوة الأولى على المسار الذي يأمل ساكس أن تكون محاولة هائلة لفهم المراحل الأولى من تطور العقل.

* * *

ربما يكون التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الأداة الأكثر فائدة ، باستثناء تشريح الجمجمة التي يمتلكها العلماء. يعتمد ذلك على التغيرات في تدفق الدم في أكثر المناطق نشاطًا في الدماغ ، مما يخلق إشارة يكتشفها الجهاز. هناك نقاد في التقنية ، لأن هذا النظام لا يقيس نشاط الدماغ بشكل مباشر ، وتعتمد الصور البسيطة والواضحة على التلاعب الإحصائي الذي يحدث خلف كواليس العملية. ومع ذلك ، فتح الرنين المغناطيسي الوظيفي إمكانيات جديدة ، وأعطى العلماء ، كما يقول ساكس ، "خريطة متحركة للدماغ". اكتشف العلماء بأدق التفاصيل كيف تقوم أجزاء مختلفة من الدماغ بإعداد نشاطها اعتمادًا على ما يفعله الشخص أو يشعر به أو يفكر فيه.

تؤدي مناطق مختلفة من القشرة الدماغية أيضًا مهامًا مختلفة. نانسي كانفيسر[نانسي كانويشر] ، عالمة أعصاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومشرفة سابقة لأبحاث ساكس ، اكتشفت منطقة KGM في "منطقة الوجه ذات الشكل المغزلي" التي تستجيب لصور الوجه أكثر من التحفيز البصري الآخر. كما عمل مختبرها على اكتشاف التلفيف شبه الحُصين ، الذي استجاب لصور الأماكن. كطالب دراسات عليا وعمل في مختبر Canviser ، اكتشف ساكس منطقة دماغية مصممة للعمل مع نموذج من النفس البشرية (فهم وعي الآخرين) - أي لمعالجة الأفكار المتعلقة بتفكير الآخرين. منذ ذلك الحين ، وجدت العديد من المختبرات بالفعل مناطق في الدماغ تقوم بتحليل المواقف الاجتماعية واتخاذ القرارات.

ساكس ، الذي يتحدث بسرعة ويشع بالعقل ، هو الأكثر قلقا بشأن الأسئلة الفلسفية والأساسية حول الدماغ. من وجهة نظرها ، فإن السؤال الواضح التالي هو: كيف تنظيم الدماغ؟ "عندما ترى الوظائف الغنية والمجردة التي يؤديها الدماغ - الأخلاق ، نموذج للحالة العقلية - تتساءل على الفور كيف ظهر كل شيء هناك؟" تقول.



هل تطور الدماغ بطريقة تسلط الضوء على مناطق منفصلة لأهم الأشياء لبقائنا؟ أو "هل ولدنا بصندوق أدوات مذهل متعدد الوظائف يمكن أن يتعلم تنظيم العالم الذي يتم توفيره له؟" هل نأتي إلى هذا العالم بمخططات فطرية ، وفقًا للمناطق الخاصة التي تظهر في الدماغ ، على سبيل المثال ، للتعرف على الوجوه ، أم نطور مثل هذه المناطق الخاصة بعد أشهر أو سنوات من رؤية العديد من الوجوه من حولنا؟ وتقول: "يمكن أن تكون البنية الأساسية للدماغ البشري متشابهة لجميع الناس ، لأن العالم بالنسبة لجميع الناس متشابه". أو قد تكون هذه الأساسيات موجودة منذ الولادة.

* * *

رايلي ليبلانك تبصق حلمة الثدي وتبدأ في الصراخ. تبلغ من العمر خمسة أشهر ، على رأسها مجموعة من الشعر البني المموج ، وهي تعج بصعوبة في ملابسها المتقلبة ، بينما تقف هيذر كوساكوفسكي ، رئيسة مختبر ساكس ، التي تهز رايلي ، بجوار آلة التصوير بالرنين المغناطيسي الضخمة في الطابق الأرضي من المبنى قسم أبحاث الدماغ والعلوم المعرفية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. لوري فوسي ، والدة ريلي ، تجلس على كرسي مسح ضوئي ، تأخذ دمية أخرى لطفلها من جيبها الخلفي.

كل شيء يتم هنا لتهدئة رايلي. الغرفة مضاءة بشكل خافت ، وتسمع التهويدات من مكبرات الصوت في شكل إصدارات رنين من الأغاني الشعبية لبيانو لعبة (حاليًا Guns N 'Roses ، "Sweet Child o' Mine").


ليس بيانو لعبة على الإطلاق ، ولكنه أداء جيد.

على كرسي الاستنساخ ، يوجد ملف تردد لاسلكي مصمم خصيصًا - مقعد سرير وخوذة بحجم طفل - يجب أن يعمل مثل هوائي لإشارات الراديو أثناء المسح. آلة التصوير بالرنين المغناطيسي مبرمجة لإنتاج ضوضاء أقل من المعتاد حتى لا تضر السمع الدقيق للطفل.

بعد بضع بدايات خاطئة ، رايلي مستعدة للكذب في بكرة دون ضجة. أمها ترقد على بطنها بحيث تكون يديها ووجهها بجوار رايلي وتهدئها. تدفع كوزاكوفسكي الأم والطفل إلى الماسح الضوئي وتذهب إلى الغرفة التالية ، بينما لا تزال فني المختبرات لينيه هيريرا في الغرفة مع التصوير بالرنين المغناطيسي وتساعد كوزاكوفسكي في معرفة ما إذا كانت عيني رايلي مفتوحة وتنظر في المرآة فوق رأسها ، الذي يعرض الصور المسقطة من الجزء الخلفي من الجهاز.

هدف الفريق هو جمع 10 دقائق من البيانات من كل طفل ، دون نقل مشاهدة الفيديو. للقيام بذلك ، عادة ما يتم جمع بيانات كافية في ساعتين من العمل. يقول كوزاكوفسكي: "كلما زاد عدد المرات التي يأتي فيها الرضيع إلينا ، يزداد احتمال حصوله على 10 دقائق". هذه هي زيارة ريلي الثامنة.

عندما أعطت هيريرا إشارة إلى أن رايلي استيقظت ، بدأ كوزاكوفسكي الماسح الضوئي وبدأ مجموعة من مقاطع الفيديو ، لأن الأطفال أكثر عرضة لمشاهدة الصور المتحركة من الصور الثابتة. بعد فترة ، يضغط هيريرا على أصابعه ، مشيرًا إلى أن عيني رايلي قد أغلقت مرة أخرى. يضحك كوزاكوفسكي: "يبدو لي أحيانًا أن الأطفال ينامون معنا بشكل أفضل".

تتطلب دراسة الأطفال دائمًا الإبداع. يقول تشارلز نيلسون: "لقد كانت مهمة مثيرة للاهتمام" ."عالم أعصاب إدراكي في كلية الطب بجامعة هارفارد ومستشفى بوسطن للأطفال يدرس نمو الطفل - لأنك تتعامل مع كائن غير لفظي ومحدود الكلام مع نقص الانتباه ومحاولة معرفة ما يدور في رأسه." في بعض الأحيان تتزامن تقنيات دراسة الرضع مع تقنيات دراسة الرئيسيات الحيوانية ، أو الأطفال ذوي الإعاقة الذين لا يستطيعون التحدث. يقول نيلسون: "لدينا مجموعة كاملة من الطرق الخفية للنظر داخل قرد أو رضيع أو طفل يعاني من مشاكل في النمو".

أسهل طريقة لمراقبة سلوكه وتمييز اتجاه نظراته ، إما من خلال الملاحظة الخارجية ، أو من خلال التكنولوجيا لتتبع حركات العين. يمكنك قياس نشاط الدماغ. على سبيل المثالتخطيط كهربية الدماغ ، ما عليك سوى إرفاق خوذة مع أقطاب وأسلاك لرأس الطفل ، ويمكنك إزالة التقلبات في موجات الدماغ. في التكنولوجيا الجديدة ، بالقرب من التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء ( التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء ، بالقرب من التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء ، NIRS) ، يمر الضوء عبر الجمجمة الرقيقة والرقيقة للمساعدة على تحديد التغيرات في مجرى الدم في الدماغ.

تتتبع كلتا الطريقتين التغيرات في نشاط الدماغ ، ولكن التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء يصل إلى الطبقات العليا فقط ، ولا يُظهر تخطيط كهربية الدماغ مناطق الدماغ التي يتم تنشيطها. يقول بن دين ، المؤلف الأول للدراسة ، الذي يعمل الآن في جامعة روكفلر: "لدراسة التنظيم المكاني التفصيلي والوصول إلى أعمق أجزاء الدماغ ، عليك استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي" .

باستخدام طرق أخرى ، وجد الباحثون تلميحات بأن الأطفال يتفاعلون بشكل مختلف مع المحفزات البصرية من فئات مختلفة ، على وجه الخصوص ، للوجوه. قالت ميشيل دي هان ، عالمة أعصاب متخصصة في تطوير الدماغ في جامعة كلية لندن ، إن الوجوه "جزء ملحوظ من البيئة" . في الأسابيع القليلة الأولى من الحياة ، تركز عيون الطفل بشكل أفضل على الأشياء التي تقع على مسافة من وجه الأم المرضعة. يعتقد بعض الباحثين أن الأطفال لديهم آلية فطرية توجه أعينهم إلى الوجوه.

هناك أدلة على أن الأطفال لديهم نظرة أطول على وجوههم. مع مرور الوقت والخبرة ، يصبح رد فعل وجه الطفل أكثر تحديدًا. على سبيل المثال ، يصعب على البالغين تمييز الوجوه رأسًا على عقب ، لكن الأطفال دون سن 4 سنوات ليس لديهم مثل هذه المشكلة - فهم يميزون الوجوه المقلوبة وكذلك الوجوه غير المحولة. ولكن بعد 4 أشهر من الحياة ، يصبحون عرضة للأفراد الموجودين بشكل صحيح. في سن 6 أشهر ، يكون لدى الرضع الذين يرون الوجه تخطيط كهربية القلب مثل تخطيط كهربية القلب لشخص بالغ ينظر إلى الوجه.


تشير الألوان البيضاء والزرقاء إلى مناطق في الدماغ تستجيب للموقف. الأصفر والبرتقالي والأحمر هي مناطق تستجيب للوجوه.

ولكن ، كما يقول دين ، على الرغم من أن الدراسة تدعي أنه قد يكون هناك تخصص معين في دماغ الرضع لفئات معينة ، "لدينا القليل من التفاصيل حول مصدر هذه الإشارات."

لعملهم الحالي ، تلقى ساكس وزملاؤه بيانات عن تسعة من أصل 17 طفلاً قاموا بفحصها. وعلى الرغم من أن المختبر يعتمد بشكل متزايد على مساعدة أطراف ثالثة ، فقد ساعدهم إلى حد كبير "تدفق أطفال المختبر" ، بما في ذلك آرثر ، الابن الثاني لساكس ، بيرسي ، ابن أختها وابن مرشح العلوم. تم عرض الأفلام ذات الوجوه ، وصور الطبيعة ، والأجسام البشرية ، والألعاب ، بالإضافة إلى الصور المختلطة التي تم خلط الأجزاء فيها للأطفال. يقول ساكس إنهم ركزوا على وجوههم ، وليس على البيئة ، لأنه في أدمغة البالغين ، يختلف هذان التفاعلان بشكل واضح ويحدثان في أجزاء مختلفة جدًا من الدماغ.

ومن المثير للاهتمام ، تم العثور على نفس النمط عند الرضع. يقول Sachs: "كل منطقة نعرفها ، مع تفضيل الاستجابة للوجوه أو المناطق المحيطة بها ، تتفاعل أيضًا عند الرضع من 4 إلى 6 أشهر". هذا يدل على أن القشرة "لديها بالفعل تخصص".

هل يولد الأطفال بهذه الفرص؟ يقول دين: "لا يمكنك القول بدقة أن كل شيء فطري فيها". "يمكننا أن نقول أنها تتطور في وقت مبكر جدا." يلاحظ ساكس أن هذه التفاعلات تتجاوز المنطقة المرئية للقشرة الدماغية. وجد الباحثون أيضًا اختلافات في الجزء الأمامي من القشرة الدماغية ، المسؤولة عن العواطف والتقييم والوعي الذاتي. إن رؤية كيف ينشط الفص الأمامي عند الرضع هو أمر رائع حقًا ". - يعتقد أن هذا الجزء يطور أحد آخر.

في الوقت نفسه ، على الرغم من أن فريق ساكس وجد أن مناطق مماثلة من الدماغ كانت نشطة في كل من الرضع والبالغين ، إلا أنهم لم يجدوا دليلاً على أن الرضع لديهم مناطق تعالج نوعًا واحدًا محددًا فقط من المدخلات ، مثل الوجوه أو الإعدادات. نيلسون ، الذي لم يعمل مع هذا الفريق ، يقول إنه يستتبع أن أدمغة الرضع "أكثر عالمية". "هذا يشير إلى الاختلافات الجوهرية بين دماغ الرضيع والكبار."

* * * من

المدهش مدى تشابه وظيفة الدماغ عند الرضع والبالغين ، بالنظر إلى مدى اختلافها. على شاشة الكمبيوتر في الغرفة بجوار التصوير بالرنين المغناطيسي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، يمكنني رؤية صور دماغ ريلي في الوقت الذي كانت نائمة فيه. مقارنة بمسح الدماغ البالغ الذي يُظهر هياكل مختلفة ، فإن دماغ رايلي مظلمة بشكل مخيف.

"تبدو صورة سيئة ، أليس كذلك؟" - يقول كوزاكوفسكي. تشرح أن العزلة الدهنية للألياف العصبية ، الميلين ، التي تتكون منها المادة البيضاء ، متخلفة في هذه المرحلة . بالكاد الجسم الثفني ، وهو مشبك من الألياف العصبية يربط بين نصفي الدماغ ، بالكاد يمكن رؤيته.

في هذا العمر ، لا يزال الدماغ يتوسع - تتضخم القشرة الدماغية بنسبة 88 ٪ في السنة الأولى من الحياة. تغير الخلايا التنظيم ، وتشكل بسرعة اتصالات جديدة ، والعديد منها يختفي بالفعل في مرحلة الطفولة والمراهقة. في هذه المرحلة ، يكون الدماغ مرنًا بشكل لا يصدق: عندما يصاب الأطفال بجلطات أو تقلصات تتطلب إزالة نصف المخ بأكملهتم استعادتها بشكل جيد بشكل مدهش. ولكن هذه المرونة لها قيود أيضًا ؛ إذا أسيئت معاملة الأطفال ، فقد تبقى صعوبات التعلم معهم مدى الحياة.

يمكن أن تساعد دراسة تطور الدماغ السليم في فهم سبب تشويه هذه العملية في بعض الأحيان. على سبيل المثال ، من المعروف أن العديد من الأطفال والبالغين المصابين بالتوحد يواجهون صعوبات في الجوانب الاجتماعية ، على سبيل المثال ، في تفسير الأفراد . هل هذه المشاكل موجودة في المراحل الأولى من نمو الدماغ ، أم أنها جزء من تجارب الطفولة وتنتج عن عدم الاهتمام بالأفراد والخفايا الاجتماعية؟

لقد بدأنا للتو في فهم تنظيم الدماغ عند الرضع. سوف يستغرق بناء صورة كاملة لدماغهم ساعات أكثر بكثير لجمع البيانات من عدد أكبر بكثير من الأطفال. لكن ساكس وزملاؤه أظهروا أن مثل هذه الدراسة ممكنة ، وهذا يفتح مجالات جديدة للعلوم. يقول ساكس: "من الممكن الحصول على بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الجودة من الأطفال المستيقظين - إذا كنت صبورًا للغاية". "دعونا الآن نحاول أن نفهم ما يمكننا تعلمه من هذا."

Source: https://habr.com/ru/post/ar400937/