Этапы развития мозга у детей.

Структурно-функциональное созревание мозга следует понимать как процесс возрастных изменений в морфологии и функциях как отдель­ных структур, так и всего мозга в целом. При этом количественные преобразования, или «рост», указывают на увеличение размеров эле­ментов, структур; качественные преобразования, или «развитие», - на их дифференцировку, структурные перестройки, то есть содержатель­ные преобразования, приводящие к функциональной специализации.

Дифференцировка рассматривается как процесс, приводящий к по­явлению конкретных специализаций в ранее малоспециалшированных структурах и явлениях (Безруких М. М.. Сонькин В. Д., Фарбер Д. А., 2002, Марютина Т. М., 2005).

Морфологическое созревание мозга определяется по таким показате­лям, как размеры и дифференцированность по клеточному составу все­го мозга и отдельных его частей. Кроме этого, оценивается способ орга­низации различных частей мозга, нейронных ансамблей и нейронов, а также характер взаимосвязи между ними.

Вес мозга, как общий показатель изменения нервной ткани, составляет при рождении 371 г (у мальчиков) и 361 г (у девочек) и увеличивается соответственно до 1353 и 1230 г к моменту полового созревания.

Максимальное увеличение веса мозга приходится на первые годы жиз­ни, увеличение веса замедляется в 7-8 лет, и максимальный вес достигается у мужчин в 19-20 лет, у женщин — в 16-18 лет (Клоссовский В. Н., 1949; Ляпидевский С. С, 1965). Так, вес головного мозга но­ворожденного составляет примерно 30% от веса взрослого человека, к двум годам — 70 % и к шести годам — 90 % (Берк Л. Е., 2006).

Дифференциация систем мозговой коры происходит постепенно, и это приводит к неравномерному созреванию отдельных мозговых струк­тур, входящих в три функциональных блока мозга.

При рождении у ребенка практически полностью сформированы подкорковые образования и близким к завершению является созрева­ние проекционных областей мозга, в которых заканчиваются нервные волокна, идущие от рецепторов, относящихся к разным органам чувств (анализаторным системам), и берут начало моторные проводящие пут и.

Указанные области выступают материальным субстратом всех трех блоков мозга. Но среди них наибольшего уровня зрелости достигают структуры первого блока мозга (блока регуляции активности мозга). Во втором (блоке приема, переработки и хранении информации) и третьем (блоке программирования, регуляции и контроля деятель­ности) блоках наиболее зрелыми оказываются только те фрагменты коры, которые относятся к первичным полям, осуществляющим приём приходящей информации (2-й блок) и выступающим выходными воротами двигательных импульсов (3-й блок) (Лурия А. Р., 1973).

Другие зоны коры, обеспечивающие сложную переработку инфор­мации как в пределах одного анализатора, так и идущую от разных ана­лизаторов, к этому времени не достигают еще достаточного уровня зре­лости. Это проявляется в маленьком размере входящих в них клеток, недостаточном развитии ширины их верхних слоев (выполняющих ассоциативную функцию), в относительно маленьких размерах занимае­мой ими площади и недостаточной миелинизации их элементов.

Затем в период от 2 до 5 лет идет активное созревание вторичных, ассоциативных полей мозга, часть которых (вторичные гностические зоны анализаторных систем) находится во втором блоке, а также в третьем блоке (премоторная область). Эти структуры обеспечивают процессы перцепции в пределах отдельных модальностей и выполне­ние последовательности действий.

Следующими созревают третичные, ассоциативные поля мозга: снача­ла заднее ассоциативное (теменно-височно-затылочная область, ТПО) и затем, в последнюю очередь, в возрасте от 12 до 14 лет, переднее ассоциативное (префронтальная область) поле.

Третичные поля занимают наиболее высокое положение в иерархии взаимодействия различных мозговых зон, и здесь осуществляются са­мые сложные формы переработки информации. Задняя ассоциативная область обеспечивает синтез всей входящей разномодальной информа­ции в надмодальное целостное отражение окружающей субъекта действительности во всей совокупности ее связей и взаимоотношений. Передняя ассоциативная область отвечает за произвольную регуля­цию сложных форм психической деятельности, включающую выбор необходимой, существенной для этой деятельности информации, фор­мировании на ее основе программ деятельности и контроль за пра­вильным их протеканием.

Таким образом, каждый из трех функциональных блоков мозга до­стигает полной зрелости в разные сроки и созревание идет в последо­вательности от первого к третьему блоку. Это путь снизу вверх — от нижележащих образований к вышележащим, от подкорковых струк­тур к первичным полям, от первичных полей к ассоциативным. Повреж­дение при формировании какого-либо из этих уровней может приводить к отклонениям в созревании следующего в силу отсутствия стимулирую­щих воздействий от нижележащего поврежденного уровня.

Извилины и борозды определяют общую площадь поверхности коры, которая у взрослого человека достигает 2200-2600 см². Все извилины и борозды мозга существуют к моменту рождения, но рисунок борозд еще не достигает высокой степени сложности и носит «схематичный» харак­тер. Последнее вскоре исчезает, и через год после рождения в организа­ции борозд и извилин появляются различия за счет появления неболь­ших безымянных борозд, которые меняют общую картину распределе­ния основных борозд и извилин. Различия в скорости роста и созревания полушарий определяют индивидуальное своеобразие в степени сложно­сти их поверхности к определенному возрасту (Шаде Дж., Форд Д., 1976).

Уже посте 11-12-й недели внутриутробного развития развивающие­ся борозды начинают делить полушария на отделы, различимые у вз­рослых, определяя тем самым анатомическую локализацию функ­циональных областей. В то же время, по-видимому, существует, как отмечают Дж. Шаде и Д. Форд, большая индивидуальная вариабель­ность структурной локализации (Шаде Дж., Форд Д., 1976).

Установлено, что двигательные зоны созревают быстрее сенсорных, низшие сенсорные центры раньше, чем соответствующие корковые зоны (Шеперд К., 1987). Также отмечается неравномерность созрева­ния различных областей мозга.

Теменная область является сложной структурой, состоящей из постцентрального (поле 3-е — первичное), верхнетеменного (поля 1-е, 2-е, 5-е. частично 7-е — вторичные, ассоциативные поля) и нижнетеменного (поля 39-е. 40-е — третичные поля) отделов. Она обеспечива­ет, при специфическом вкладе каждой из се частей, работу кожно-кинестетического анализатора, который связан с разными видами кожной чувствительности, осязанием, мышечно-суставным чувством, и высту­пает базисом в формировании схемы собственного тела, артикуляции, тонких предметных движений.

Морфологическое оформление этих отделов мозга начинается в пе­риод внутриутробного развития. Формирование структур, отвеча­ющих за кожную рецепцию, заканчивается, в основном, в течение 1-2 года, за тактильную рецепцию — к 2-3 годам.

Ширина первичного поля (постцентральная область) достигает максимального уровня к концу 1 года, вторичных полей — к 3 го­дам и в дальнейшем изменяется незначительно. К 12 годам ширина коры стабилизируется. Индивидуальная изменчивость по ширине наи­более выражена в период 1-8 лет.

От рождения и до 20 лет нейроны этой области претерпевают значи­тельные изменения: увеличиваются их размеры, особенно в первые семь лет, меняются форма, характер ветвления (Семенова Л. К. и др., 1990).

Первый год жизни рассматривается как оптимальный возраст для формирования сенсорной базы последующего развития. В этот пе­риод осуществляется развитие моторных и кинестетических зон, а так­же формируется их связь со зрительно-осязательными процессами (Александрян Э. А., 1972).

Нижнетеменная зона граничит с теми участками постцентрального отдела, где представлены рука и лицо, и поэтому связана с интегра­цией сложных форм предметных и речевых действий, которые осуще­ствляются под контролем зрения и требуют опоры на ориентировку в пространстве. Значительные морфофункциональные сдвиги наблю­даются здесь в 2 года и в 7 лет, что является выражением возрастаю­щей роли разных типов сложных движений и действий в жизни ре­бенка (Развитие мозга ребенка, 1965).

Затылочная область состоит из первичных, проекционных (17-е), вторичных (18-е и 19-е) полей мозга и обеспечивает работу централь­ного звена зрительного анализатора. Развитие нервных структур пе­риферического и центрального звена зрительного анализатора начи­нается еще во внутриутробном развитии.

Ширина коры в затылочной области изменяется от рождения до 20 лет, но наиболее сильный ее рост происходит в течение первого года жизни. Наиболее активный рост коры в первичных и непосредствен­но прилегающих к ним вторичных полях (17-е, 18-е) зрительного ана­лизатора происходит до 3 лет, в выше расположенных вторичных по­лях (19-е) — до 7 лет. После 8 лет рост коры в ширину относительно стабилизируется (Семенова Л. К. и др., 1990).

По другим данным, первичные поля зрительного анализатора при­ближаются по размерам к взрослому к 4 годам, а ассоциативные — к 7 годам, и наиболее интенсивный рост коры идет в первые два года (Развитие мозга ребенка, 1965).

К моменту рождения клетки коры затылочной области имеют основ­ные признаки, соответствующие особенностям каждого поля. В дальней­шем происходит дифференциация клеточных элементов и к 5-7 годам они приобретают специфическую форму, характерную для взрослых лю­дей, хотя их размер продолжает увеличиваться до 16 лет.

Соответствующий взрослому состоянию размер, в зависимости от типа нейронов, достигается к 8-12 и 13-16 годам.

Созревание клеток затылочной области происходит медленнее, чем в моторной и постцентральной области, но быстрее созревания клеток в таких зонах мозга, как теменная и лобная.

Структурные преобразования в зрительной коре большого мозга в постнатальном периоде протекают неравномерно по срокам и темпам в различных полях. Наиболее выраженные изменения цито- и фибро-архитектоники зрительной коры проходят в 1-й год, в 3 года, в 5,7,12-13 лет (Развитие мозга ребенка, 1965; Семенова Л. К. и др., 1990).

Созревание первичных (41-е) и вторичных (42-е, 22-е) полей ви­сочной области, связанной с работой слухового анализатора, также проходит неравномерно. Развитие первичных полей заканчивается к 2 годам, а ассоциативных полей — к 7 годам.

После рождения наиболее важным этапом является возраст 2 года, когда височная область ребенка по размерам начинает приближаться к величине височной области взрослого человека. После 2 лет наблю­дается некоторое замедление в процессе роста и развития клеток коры, ширины коры. К 7 годам величина поверхности коры височной облас­ти ребенка почти соответствует размерам коры взрослого человека (Раз­витие мозга ребенка, 1965).

В задних отделах больших полушарий, на стыке височной, темен­ной и затылочной областей, находится третичное поле (верхнетемен­ные 7-е и 40-е. нижнетеменное — 39-е, средневисочные 21-е и 37-е поля). Оно представляет собой заднюю ассоциативную область (зона ТПО), являющуюся зоной «перекрытия», взаимодействия разных ана­лизаторных систем, и обеспечивает сложные, надмодальные интегра-тивные функции. Здесь наиболее поздно наступает полная дифферен-цировка коры и происходят наиболее значительные морфологические перестройки, связанные с несинхронным развитием слоев, подслоев и цитоархитектоники в различных полях. В первые два года жизни ширина полей увеличивается в два раза и к 7 годам (ширина полей увеличивается в три раза).

От 8 до 12 лет рост коры в ширину в левом полушарии более интен­сивен, чем в правом (Семенова Л. К. и др., 1990).

В целом, структурные преобразования в разных полях задней ассоциативной области коры осуществляются неравномерно по темпам роста и дифференнировки. Выделены периоды наиболее выраженных
преобразований: 1 год; 2-3 года; 6-7 лет; 9-10 лет; 15-16 лет и 18-20 лет (Васильева В. А., 2004).

Рост клеток всех типов наиболее активен до 2 лет. Основные количе­ственные и качественные изменения в цито- и фиброархитектонике но­лей височно-теменно-затылочной подобласти происходят до 20 лет с выраженными сдвигами в 2 года и в 6-7 лет (Семенова Л. К. и др., 1990).

Лобные доли включают в свой состав моторные и премоторные (моторные) и префронтальные (немоторные) отделы. Моторный и премоторный отделы наряду с теменной областью обеспечивают работу двигательного анализатора. Прецентральная часть моторной области (4-е поле) выполняет функцию первичного поля. Отсюда осу­ществляется иннервация разных групп мышц на периферии, осталь­ные части моторной обласні — функцию вторичных полей, а префронтальный отдел — функцию третичной или передней ассоциативной области.

В первые два года постнатального периода более интенсивно разви­ваются моторные отделы лобной области по сравнению с префронтальными. Наиболее активное созревание двигательной коры идет в первый год жизни ребенка и продолжается в моторном поле до 3 лет, в верхней премоторной области — до 5 лет и в нижней премоторной области — до 8 лет (Шумейко Н. С, 2004). В целом моторная область приобретает структуру, сходную со взрослыми, в 2-4 года, а премоторная область — к 7 годам (Развитие мозга ребенка, 1965).

Префронтальный отдел является наиболее поздно созревающей ча­стью мозга и обеспечивает регуляцию всех видов психической дея­тельности человека. Значимые этапы микроструктурных изменений ансамблевой организации префронтальных отделов лобной области приходятся на 1 год, 3 года, 5-6 лет, 9-10 лет, 12-14 лет, 18-20 лет. «Специфически человеческие» поля, относящиеся к речевой деятель­ности, дифференцируются на поздних этапах, и их дифференцировка продолжается после 7 лет. Возраст 7 лет — критический, так как в этот период многие поля лобной области достигают максимального разви­тия, а в других и позднее наблюдается большой подъем в развитии (Развитие мозга ребенка, 1965; Семенова Л. К. и др., 1990).

Ряд авторов на основе сопоставления данных об увеличении веса мозга, размеров черепа и изменении нервной активности выявили от­дельные периоды ускоренного развития лобных долей мозга.

В возрасте 3-4 месяцев наблюдается первый такой отрезок, в это вре­мя ребенок начинает дотягиваться до окружающих его предметов. Сле­дующее ускорение возникает примерно в 8 месяцев, когда ребенок на­чинает ползать и искать спрятанные предметы, затем в 12 месяцев, когда наблюдается значительное улучшение в поиске предметов. Промежу­ток между 1.5 и 2 годами коррелирует с бурным развитием речи. Пери­од между 3 и 6 годами сопровождается последовательным вовлечением речи в качестве средства планирования действий. Последующие перио­ды активности лобных долей мозга в 9, 12, 15 и 18-20 лет связывают с разными фазами совершенствования мышления (Берн Л. Е., 2006).

Мозолистое тело, содержащее комиссуральные волокна, через ко­торые осуществляется связь между двумя полушариями мозга, замет­но увеличивается в объеме к 7 годам. Миелинизация мозолистого тела начинается в конце первого года жизни. От трех до шести лет проис­ходит быстрый его рост, который сменяется медленным увеличением мозолистого тела вплоть до периода взрослости (Берк Л. Е., 2006; Раз­витие мозга ребенка, 1965).

Созревание головного мозга ряд авторов предлагают рассматривать в трех измерениях: вертикальном, горизонтальном и латеральном.

Вертикальное измерение отражает созревание по оси «подкорковые структуры — кора», горизонтальное — по оси «задние — передние отде­лы мозга», латеральное — по оси «правое — левое полушарие мозга».

Принципы гетерохронности и целостной, системной работы мозга подразумевают, что динамика созревания мозга по этим осям различа­ется и что в каждый возрастной период в обеспечении психических функций могут участвовать разные мозговые зоны. Таким образом, анализ мозгового состава функциональных систем и особенностей их функционирования на разных этапах онтогенеза необходимо прово­дить с позиции результирующей оценки гетерохронного созревания по всем трем осям.

По вертикальной оси приоритет в созревании законно принадлежит подкорковым образованиям, поскольку с ними связана работа цент­ров, обеспечивающих витальные функции организма (активационную, дыхательную, сердечную и т. д.), связанные с первичными фор­мами адаптации к среде.

По горизонтальной оси в первую очередь созревают структуры, от­носящиеся к первичным, проекционным зонам разных анализаторных систем (сенсорные и моторные), обеспечивающие возможность полу­чения информации и простейшие формы реагирования ребенка на вне­шнюю среду.

Наличие преимущества в созревании мозговых структур по латераль­ной оси в настоящее время не определено с достаточной ясностью. Су­ществуют теории, предполагающие исходную эквилотенциальность полушарий, и теории, предполагающие наличие литерализации к мо­менту рождения.

В целом, на формирование асимметрий могут оказывать влияние генетические факторы, физические воздействия внутриутробного генеза, влияния среды (стрессы), культуральные влияния (МарютинаТ. М.,2005).

Существуют также некоторые теории, объясняющие более раннее созревание правого полушария особенностями формирования раз­личных органов в эмбриогенезе. Более раннее формирование левосто­ронних органов (например, системы кровоснабжения) требует конт­роля со стороны нервной системы (НС). В соответствии с принципом опережающего развития это должно привести к более раннему созре­ванию и включению в функциональные системы правополушарных компонентов НС. Те системы, которые формируются в онтогенезе поз­же (например, речевая система), используют еще незанятые, левополушарные компоненты НС, что приводит к доминированию по речи левого полушария (Мосидзе В. М. и др., 1986).

Процессы морфологического созревания выражаются, таким образом, в постепенном и неодновременном достижении морфологической зрело­сти нервными элементами, мозговым образованиями: полями, областя­ми, блоками, находящимися в разных частях мозга. По мере созревания тех или иных мозговых структур происходит их дифференциация, выра­жающаяся в появлении определенной морфологической специфичности (цитологические различия, специфика нейронных ансамблей, полей).

Можно сделать ряд выводов, касающихся анатомического и функ­ционального созревания мозга в ходе индивидуального развития че­ловека на основе использования понятий «функциональная система» и «системогенеза».

1. Общая морфологическая архитектура мозга ребенка, которая выступит в последующем мозговой основой функциональных систем, обеспечивающих психические процессы, складывается к моменту рождения ребенка или на ранних этапах онтогенеза. При этом часть элементов в этой архитектуре уже функциониру­ет, другая часть еще только предуготована к определенному типу функционирования. В этом реализуется принцип опережающего развития морфологических структур (более раннее морфофункциональное созревание одних структур по сравнению с другими). Также на начальных стадиях постнатального онтогенеза форми­руется основа единой системы распределения активности мозга, «каркас», связывающий разные отделы мозга в целостную дина­мическую систему и создающий почву для включения различных мозговых центров в функциональные системы.

2. В дальнейшем формирование функциональных систем идет по двум направлениям.

Первое — морфофункциональное созревание входящих в функ­циональные системы отделов мозга, то есть достижение изна­чально мало дифференцированными, различными элементами системы определенного уровня функциональной зрелости и вслед­ствие этого дифференциация работы этих элементов. Гетерохронность при этом определяет темпы развития и дифференциа­ции различных элементов.

Второе — изменение иерархии связей между входящими в функ­циональные системы отделами мозга. Смена иерархии связей меж­ду элементами внутри функциональной системы и во взаимодей­ствии разных функциональных систем приводит к качественным внутрисистемным и межсистемным перестройкам, которые пони­маются как переход на новый этап возрастного развития. Например, хватательный рефлекс возникает при наличии так­тильных ощущений в руке, то есть ведущую роль в осуществлении движения играют тактильные афферентаций и изолированная работа двигательной системы. Позже, после смены иерархии во вза­имодействии сенсорной и моторной систем, ведущую роль берут на себя зрительные афферентации, и это позволяет ребенку строить движение в отношении дистантно расположенных объектов, ребе­нок протягивает руку к нужному предмету. Другой известный при­мер, ребенок мыслит припоминая (опора на наглядный образ), а взрослый припоминает размышляя (опора на анализ и синтез).

3. Развитие различных областей мозга происходит неравномерно. Первыми к моменту рождения ребенка созревают подкорковые образования.

В корковых отделах мозга сначала оформляются зоны, относя­щиеся к работе анализаторных систем (задние отделы мозга). Более позднее и постепенное созревание присуще ассоциатив­ным отделам коры и связям между различными областями мозга. И наиболее медленный темп развития характерен для лобных отделов мозга, функцией которых являются произвольная регу­ляция и интеграция различных мозговых зон в целостные функ­циональные системы (передние отделы мозга). Правополушарные структуры начинают формироваться раньше, чем левополушарные (Семенова Л. К. и др., 1990; Фарбер Д. А. и др., 1988,1990,1997,1998; Еремеева В. Д., Хризман Т. П., 1998).

4. Принцип гетерохронного развития можно наблюдать и в формировании различных анализаторных систем. Так, еще в эмбриогенезе закладываются анатомические предпосылки для наиболее раннего становления кожно-кинестетического и двигательного анализаторов, что указывает на их приоритетную и базисную роль в развитии психики ребенка.

Первоначально рядом расположенные отделы коры, входящие в анализаторные системы, берут на себя сходную (сенсорную) функцию. Затем происходит постепенная дифференциация фун­кций разных отделов мозга.

5. Существует определенная хронология созревания различных от­делов мозга. В ней можно выделить возрастные пики, связанные с достижением зрелости у целого ряда мозговых структур. Наи­более значительные из них приходятся на первые два года и на возраст 6-7 лет.

6. Переход от общей, генерализованной формы активации мозга к избирательной, специфической, подразумевающей наличие произвольной регуляции деятельности, происходит в 7-10 лет.

7. Мозг достигает морфологической зрелости в целом к 18-20 годам.