Черепная коробка перестает быть черным ящиком

В конце XIX века популярной стала френология – определение типа личности по параметрам черепа. Фрэнк Дэдд. Измерение головы с целью предсказания будущего поведения. Иллюстрация 1886 года

Издревле люди пытались объяснить тайну и загадку человеческого ума и даже гения. В Афинах предпринимались попытки выяснить, будет ли сын искусного флейтиста равен ему в своем владении инструментом. Или пойдет другой стезей. (Кстати, в более чем 100-летней истории Нобелевских премий всего две или три исследовательские «династии», но уж внуков не представлено вовсе.)

В 1796 году в Вене врач и анатом Франц Йозеф Галль прочел четыре лекции о френологии, или определении развития ума («френоса»; сравните: олигофрен), по «шишкам»-выступам на черепе. Френолог оставил нам шесть томов своих трудов, объединенных общим названием «О функциях мозга». Возможно, их просматривал итальянский врач Чезаре Ломброзо (фамилия которого идет от umbra – «тень»), наводивший тень на плетень своими рассуждениями о «криминалоидах». То есть людях, изначально склонных к преступлениям различного рода, – убийцах, ворах и т.п. Эти взгляды отражены в экспозиции туринского музея, посвященного уроженцу Вероны.

Подобно французу Альфонсу Бертильону (1853–1914), изобретателю бертильонажа – системы идентификации преступников по их антропометрическим данным, Ломброзо измерял головы и черепа преступников, видя в особенностях и отклонениях от «нормы» признаки атавизма, показывающего предрасположенность к преступному поведению. Ломброзо считал также детство периодом развития, который сходен с таковым у примитивных людей.

Над итальянцем принято смеяться, однако «тень» его взглядов буквально нависает над трудами выдающегося русского психиатра Владимира Бехтерева и австрийского профессора Зигмунда Фрейда, психоаналитика Карла Юнга и французского детского психолога Жана Пиаже. Да многих и многих еще исследователей. Объединяет их всех одно – в их распоряжении не было никаких инструментов для непосредственного изучении мозга.

Совсем иное дело – возможность увидеть живой функционирующий мозг и его внутренние связи, предоставляемые нынешними томографами. В распоряжении исследователей также мощные суперкомпьютеры, которые позволяют анализировать большие массивы данных (Big Data), которые были немыслимы в прежние времена. Недавно результаты двух больших исследований, посвященных «оцифрованному» развитию детского мозга, были представлены в двух престижных журналах.

Начать можно с упоминания статьи, опубликованной геронтологами в журнале Journal of American Geriatrica Society. Исследователи выявили изменения мозговой структуры и умственных способностей – когниции – у пожилых людей на фоне дисгликемии, то есть нарушенном снабжении мозга глюкозой. Это может быть связано с возрастными повреждениями слоя клеток, выстилающих артерии и вены изнутри. Не забудем, что мозг потребляет четверть всей глюкозы, являющейся энергоресурсом организма.

Состояние детского мозга оценивается весьма четкими параметрами, включающими объем серого вещества и толщину коры, а также плотность нейронов, которая тесно связана с объемом. Сотрудники Пенсильванского университета оценили с помощью МРТ возрастные изменения и половые различия в мозге 1189 человек в возрасте от 8 до 23 лет, добавив к этому компьютерные томограммы 1625 мозговых областей. Для сравнения: в начале ХХ века немецкий невролог Корбиниан Бродман на основе окрашенных срезов выделил 48 «полей» коры головного мозга человека.

Современные авторы продемонстрировали особенности возрастных изменений развивающегося мозга у представителей обоих полов, которые, как отмечено, неэквивалентны, однако дополняют друг друга. Особенно важно, что впервые показано увеличение плотности серого вещества как характеристики взросления и воздействия полового созревания. У девочек и девушек отмечен меньший объем серого вещества, что компенсируется большей его плотностью.

Понимание развития нормального мозга важно в плане раскрытия связи с изменениями в поведении, что описывается сейчас лишь на словах. Исследователи прошлого пытались проводить такие связи на основе посмертного изучения мозга (яркий пример – Институт мозга, где хранятся 2000 срезов мозга вождя мирового пролетариата).

Сходное исследование опубликовано журналом Current Biology, в котором пенсильванцы определяли динамику изменений модулей мозговой активности у 882 человек в возрасте от 8 до 22 лет. Авторы второго картировали развитие мозговых сетей между специализированными модулями мозга. Ученые отметили возрастающую «сегрегацию» этих модулей и специализацию хабов связей между ними. Сегрегация определяет всем известное разделение детей в старших классах на технарей и гуманитариев.

Разделение функциональных модулей и укрепление связей между ними способствует повышению сообразительности у подростков, мозг которых очень быстро усваивает огромные количества информации. Благодаря этому резко повышается способность мозга к выполнению разных действий и решению все усложняющихся задач. Результаты данной работы могут иметь большое значение для понимания природы отклонений в детском развитии, приводящих к аутистическим и более выраженным психиатрическим расстройствам.