Нервная пластичность и значение опыта

Многие ранние нервные связи нестабильны; некоторые укрепляются и становятся более устойчивыми благодаря частому использованию, тогда как другие регрессируют или исчезают. Таким образом, ответ на вопрос о постоянстве ранних связей сводится к следующему: головной мозг отличается нервной пластичностью, или податливостью, на протяжении всего курса развития (Reiss & Neiderhiser, 2000).

Нервная пластичность— это следствие зависимости анатомической дифференциации мозга от его функционирования. Природа обеспечивает базовые процессы, тогда как воспитание обеспечивает опыт, необходимый для отбора наиболее адаптивной сети связей, основанной на их функциональности (Cicchetti & Cannon, 1999). Поистине изумляешься тому, как природа и воспитание действуют сообща, формируя подобные высокоспецифичные, исключительно адаптивные функции центральной нервной системы (ЦНС).

Представьте себе развивающийся мозг как некую прогрессирующую систему, такую, для которой среда играет существенную роль в качестве руководителя ее постоянной динамичной перестройки (Thatcher, 1994). Фактически, внешний опыт теперь признается решающим фактором дифференциации самой ткани мозга. Хотя у природы имеется определенный план формирования человеческого мозга и ЦНС, возможности и ограничения, предлагаемые средой, с самого начала влияют на этот план заметным образом. Таким образом, для объяснения нормального и патологического развития необходима трансактная модель. Поскольку структура головного мозга ребенка остается на удивление податливой в течение месяцев и даже нескольких лет после рождения, происходит трансакция между продолжающимся развитием мозга и внешним опытом; одной природы или воспитания недостаточно, чтобы объяснить всю сложность структур и функций развивающегося мозга.

Разумеется, опыт приходит в самых разных формах и объеме. В качестве опыта значимы детские болезни и питание, а также дурное обращение и не адекватный потребностям ребенка уход. Ранний опыт, связанный с уходом за детьми, играет особенно важную роль в формировании частей головного мозга, отвечающих за эмоции, формирование личности и поведение (Sameroff, 1993). Например, привязанность детей к опекунам может наилучшим образом развить их способность к обучению и преодолению стресса (Е. Waters, Merrick, Treboux, Crowell & Albersheim, 2000), тогда как жестокое обращение и безразличие со стороны родителей могут настроить мозг на непреходящую схватку со стрессом или борьбу за формирование здоровых отношений (D. A. Wolfe, Wekerle, Reitzel-Jaffe & Lefbevre, 1998).

Созревание головного мозга — это организованный, иерархический процесс, который основывается на более ранних процессах, причем структуры мозга перестраиваются и растут на протяжении всей жизни (Plomin & Rutter, 1998). Простейшие области мозга созревают первыми, в течение первых 3 лет жизни; а значит, именно эти отделы мозга, управляющие базовыми сенсорными и моторными навыками, подвергаются значительной перестройке с самого раннего возраста. Кроме того, эти перцептивные центры — наряду с инстинктивными, такими как лимбическая система, — подвергаются сильному влиянию раннего детского опыта и закладывают основу для дальнейшего развития ребенка (Thatcher, 1994). Лобная кора, которая отвечает за планирование и принятие решений, и мозжечок, центр моторных навыков, не трансформируются, пока ребенку не исполнится 5-7 лет. Еще одна серьезная реструктуризация мозга происходит в возрасте 9-11 лет. Таким образом, очевидно, что мозг не перестает меняться и после третьего года жизни. В случае некоторых функций каналы, в границах которых осуществляются влияния, в этом возрасте только начинают закрываться, в то время как в других случаях они только-только открываются в это же время (Fox, Calkins & Bell, 1994). Функции нашего мозга обновляются на протяжении всей жизни, а реструктуризация является естественным побочным продуктом созревания.

Понятно, что в ходе этого развития и дифференциации мозга многое может происходить не так, как следует, а это означает изменение формирования или взаимосвязи нейронов. Как правило, нарушения, возникающие в раннем возрасте, генетически связаны с более тяжелыми органическими расстройствами и дефектами ЦНС. Меры предосторожности, такие как должный пренатальный уход, правильное питание матери и отказ от вредных веществ, могут сделать очень многое для уменьшения риска возникновения подобных осложнений и неизлечимых заболеваний.

Генетические факторы

Генетика объясняет, почему вы похожи на своего папу, а если это не так, то почему вы должны быть на него похожи.

Тамми, 8 лет

Чтобы понять важность роли генетических влияний и изучить их, нам сначала необходимо понять природу генов, помня о том, что буквально любая черта, присущая ребенку, является следствием взаимодействия средовых и генетических факторов (Rende & Plomin, 1995). Обзор терминологии и функций генетики может помочь нам понять некоторые причины возникновения детских психических патологий.

Уникальный геном каждого человека, состоящий приблизительно из 100 тысяч генов, определяется при зачатии. Гены содержат генетическую информацию, поставляемую каждым родителем, и распределены на 22 парах подобных хромосом и одиночной паре половых хромосом. У мужчин пара половых хромосом состоит из Х- и Y-хромосомы (XY), а у женщин ее составляют две Х-хромосомы (XX).

Генетические факторы были выявлены как причины ряда детских расстройств, обсуждаемых в этой книге. Некоторые генетические влияния проявляются на раннем этапе развития (например, заторможенность в поведении или застенчивость; Nigg, 2000), тогда как другие обнаруживают себя годы спустя (например, депрессивный когнитивный стиль; Garber & Flynn, 1998). Кроме того, результаты генетических влияний отличаются податливостью и чувствительностью к социальной среде (Reiss & Neiderhiser, 2000), а это означает, что позитивные внешние обстоятельства могут помочь ребенку избежать серьезного расстройства, несмотря на генетическую предрасположенность (С. A. Nelson, в периодике).

Однако несмотря на подтверждение роли генетических влияний в формировании детских расстройств и интерес, проявляемый к ним, очень немногие специфические генетические причины были выделены или идентифицированы как основополагающие для возникновения детской психопатологии (Lombroso, Pauls & Leckman, 1994). Следовательно, вместо того чтобы задавать вопрос, вызвано ли специфическое расстройство генетической конституцией или влияниями среды, мы должны поставить другой вопрос: в какой степени данное поведение обусловлено вариациями в генетических характеристиках, вариациями внутри среды и взаимодействием этих факторов? Разумеется, понимание природы генов необходимо для поиска ответа на этот вопрос.

Природа генов.В сущности, ген — это участок ДНК, и сам по себе он не продуцирует ни поведение, ни эмоцию, ни даже мимолетную мысль. На самом деле он производит белок. Хотя эти белки жизненно необходимы для работы мозга, они очень редко вызывают определенное поведение. Вместо этого они продуцируют определенные тенденции реакций на среду (Sapolsky, 1997). У каждого из нас могут быть различные генетические недостатки, тенденции и предрасположенности, но конечные результаты наличия этих индивидуальных особенностей редко бывают неизбежными (Fox et al., 1994). Из всего этого вытекает простой, но важный вывод: ложное представление, что гены определяют поведение, должно быть заменено более точным утверждением того, что гены влияют на него.

Поведенческая генетика.Открытия в поведенческой генетике происходят с феноменальной частотой: обнаружены ген ожирения, который влияет на регуляцию веса, ген энуреза, который влияет на выделение гормона, связанного с работой мочевого пузыря, и многие другие. Куда эти открытия ведут исследования в области детской патопсихологии? Анализ описанных нами взаимодействующих влияний является очень непростой задачей поведенческой генетики,которая изучает возможные связи между генетической предрасположенностью и наблюдаемым поведением. Генетики, занимающиеся этой проблемой, часто начинают свои исследования с изучения семейных совокупностей. Они находят неслучайную группу расстройств или характеристик внутри одной семьи и сравнивают эти результаты со случайным распределением расстройств и характеристик в общей совокупности (Cleveland, Weibe, van den Oord & Rowe, 2000). Например, у родителей детей с тревожным расстройством или тревогой разлучения, как правило, в детские годы тревожные состояния возникали чаще по отношению к нормативному уровню распространения этого расстройства (Last, Hersen, Kazdin, Francis & Grubb, 1987).

Исследования семейных совокупностей не учитывают, однако, средовых переменных, которые также влияют на конечный результат. К примеру, ребенок может быть тревожным из-за неадекватных методов воспитания, а вовсе не из-за генетических факторов. Чтобы сделать научную работу более убедительной, после предварительного изучения семейных совокупностей ученые проводят исследования близнецов с целью уточнения роли и анализа влияния генетических факторов на поведение (Rutter, 2000). Исследования близнецов могут проводиться как на однояйцевых, или монозиготных (MZ), близнецах, которые имеют одинаковый набор генов, так и на двуяйцевых, или дизиготных (DZ), близнецах, у которых совпадает примерно половина генов (как это бывает у всех ближайших родственников). Важнейший научный вопрос, возникающий перед исследователями, таков: присущи ли однояйцевым близнецам общие черты — скажем, трудности в обучении чтению, — чаще, чем двуяйцевым. Изучение близнецов обеспечивает действенную исследовательскую стратегию в изучении роли генетических влияний как в психических, так и в непсихических расстройствах, хотя и эта стратегия также несовершенна. Например, общая среда представляет собой потенциальную постороннюю (вмешивающуюся) переменную в любом исследовании близнецов, если только близнецы не воспитываются порознь (Deutsch & Kinsbourne, 1990).

Одним словом, правильно говорить, что на значительную часть нашего развития, включающего в себя формирование поведения, личности и даже интеллекта влияет множество генов. Однако никакие индивидуальные гены не могут обусловить возникновение серьезных психических расстройств, обсуждаемых нами. Хотя специфические гены иногда связаны с определенными психическими расстройствами, выводы поведенческой генетики таковы: генетические факторы, провоцирующие возникновение психических расстройств складываются из множества генов, вклад каждого из которых относительно незначителен (Rende & Plomin, 1995).

Нейробиологические факторы

Изучение детской патопсихологии требует определенного знакомства со структурами головного мозга, изображенными на рис. 2.4. В этом разделе дан обзор основных структур, которые упоминаются позже в связи со специфическими расстройствами. Познакомившись в целом с различными областями и функциями мозга, вы овладеете базовым лексиконом, необходимым для понимания замечательных открытий, совершаемых учеными в наше время.

Рис. 2.4.Структуры головного мозга (Barlow & Durand, 1995).

Структура и функции головного мозга.Головной мозг часто разделяют на ствол мозга и конечный мозг (теленцефалон) по причине уникальности их функций. Ствол мозга, расположенный в его основании, осуществляет большинство автономных функций, необходимых для поддержания жизни. Самая нижняя часть ствола мозга, называемая задним мозгом, включает в себя продолговатый мозг, мост и мозжечок. Задний мозг обеспечивает крайне важную регуляцию автономной деятельности, такой как дыхание, сердцебиение и пищеварение, а мозжечок контролирует моторную координацию. Ствол мозга также содержит средний мозг, который согласует движение с сенсорной информацией. В среднем мозге находится ретикулярная активирующая формация (РАФ), которая участвует в процессах возбуждения и напряжения.

В самой верхней части ствола, непосредственно под конечным мозгом, расположен промежуточный мозг (диэнцефалон). В нем находятся таламус и гипоталамус, каждый из которых играет важнейшую роль в регуляции поведения и эмоций. Промежуточный мозг функционирует прежде всего как передаточная станция между конечным мозгом и остальными нижними областями ствола мозга.

Далее следует конечный мозг, который эволюционировал у людей в орган, выполняющий высокоспециализированные функции. В основании конечного мозга находится область, известная как лимбическая, или пограничная, система. Она содержит ряд структур, таких как гиппокамп, поясная извилина, перегородка и миндалина, которые предположительно вызывают психопатологию. Эти важные структуры отвечают за эмоциональный опыт и проявления и играют значительную роль в научении и управлении импульсами. Лимбическая система также отвечает за базовые побуждения: половое влечение, агрессию, голод и жажду.

Также в основании конечного мозга находится базальная ганглия, которая включает в себя хвостатое ядро. Исследователи обнаружили, что эта область контролирует моторику, вследствие чего она связана с ADHD (см. главу 5 «Гиперкенетическое расстройство и дефицит внимания») и другими расстройствами, влияющими на моторное поведение, такими как тик и тремор. Базальная ганглия также имеет отношение к обсессивно-компульсивному расстройству (см. главу 7 «Тревожные расстройства»).

Кора больших полушарий, наибольшая часть конечного мозга, наделяет нас качествами, свойственными только человеку: благодаря ей мы можем строить планы, рассуждать и творить. Кора разделена на два полушария, которые внешне очень похожи, но имеют уникальные функции. Левое полушарие (которое обычно доминирует у праворуких людей) играет главную роль в вербальных и других когнитивных процессах. Правое полушарие (которое обычно доминирует у леворуких) лучше справляется с социальным восприятием и творческой деятельностью. (Вот почему только левшей можно считать правыми, в прямом значении этого слова, в своих умозаключениях.) Исследователи полагают, что каждое полушарие может играть разные роли в определенных психических расстройствах, таких как расстройства коммуникации и научения.

С наступлением периода полового созревания головной мозг формирует новые клетки мозга и нервные связи, а затем начинает еще раз реорганизовываться и согласовывать деятельность всех своих составляющих (P. M. Thompson et al., 2000). Этот новый рост и изменения приводят к дальнейшему созреванию долей, или областей, мозга. На рис. 2.5 изображены височные, теменные и лобные доли головного мозга, а также обозначены их основные функции. В последующих главах, посвященных расстройствам, лобные доли фигурируют чаще других отделов мозга и поэтому заслуживают особого внимания. Лобные доливыполняют функции, лежащие в основе значительной части процессов мышления, логических способностей и механизмов запоминания. Эти функции позволяют нам осмыслять социальные отношения и традиции, а также контактировать с миром и окружающими нас людьми, вследствие чего учет этих функций столь важен для понимания детской патопсихологии. К счастью, все эти функции продолжают развиваться в поздней юности и ранней зрелости, следовательно, наш мозг в годы юности значительно отличается от того мозга, с которым мы живем в период зрелости.

Лобные доли: самоконтроль, суждение, эмоциональная регуляция; перестраиваются в период юности.

Мозолистое тело: интеллект, сознание и самосознание; достигает полной зрелости после 20 лет.

Височные доли: эмоциональная зрелость; продолжают развиваться после 16 лет.

Теменные доли: объединяют слуховые, визуальные и тактильные сигналы; достигают зрелости к 16 годам.

Рис. 2.5. Доли головного мозга и их функции.

Заметим, что эти важнейшие области мозга осуществляют свои функции согласованно, что позволяет целому становиться намного большим, чем сумма частей. Интегративная же деятельность мозга требует помощи со стороны важных регуляторных систем и нейротрансмиттеров.

Эндокринная система.Эндокринная система — это важная регуляторная система, которая связана со специфическими психическими расстройствами, такими как тревожное расстройство и расстройство настроения как у детей, так и у взрослых. Существует несколько эндокринных желез, каждая из которых вырабатывает определенный гормон и выделяет его в кровяной поток. Надпочечниковые железы (расположенные, как нетрудно догадаться, над почками) широко известны, поскольку они вырабатывают эпинефрин(также называемый адреналином) в стрессовой ситуации. Эпинефрин питает нас энергией и готовит организм к возможной опасности или преодолению трудностей. Щитовидная железа вырабатывает гормон тироксин, который необходим для адекватного энергетического метаболизма и роста, и имеет отношение к определенным расстройствам аппетита у детей и подростков (см. главу 13 «Расстройства питания и родственные заболевания»). Наконец, гипофиз, находящийся глубоко внутри мозга, согласует регуляторные функции организма, вырабатывая множество регулирующих гормонов, в том числе эстроген и тестостерон. Поскольку эндокринная система тесно связана с иммунной, защищающей нас от болезней и многих других биологических опасностей, неудивительно, что она замешана в формировании множества расстройств, в частности расстройств, связанных с физическим здоровьем и стрессом (см. главу 12 «Расстройства, связанные со здоровьем»).

Одна из функциональных цепочек мозга, имеющая отношение к некоторым психическим расстройствам, включает в себя гипоталамус и эндокринную систему. Гипоталамус передает команды, которые он получает от гормонов, выделяемых гипофизом и от других гормонов, например, от тех, которые регулируют чувство голода и жажды. Гипофиз, в свою очередь, стимулирует надпочечниковые железы, заставляя их вырабатывать эпинефрин, приводящий нас в состояние возбуждения. Надпочечники также продуцируют гормон стресса, называемый кортизолом.

Контролирующий центр гипоталамуса, вместе с гипофизом и надпочечниками, которые вырабатывают кортизол, образуют регуляторную систему мозга, называемую гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГН) осью.Во врезке 2.2 объясняется, каким образом эта ось связана с несколькими психическими расстройствами, особенно с имеющими отношение к реакции на стресс и способности управлять эмоциями (например, с тревожными расстройствами, расстройствами настроения и депрессией).

Врезка 2.2

Ось ГГН и регуляция стресса

Ось ГГН является центральным компонентом нейроэндокринной реакции мозга на стресс. Гипоталамус в процессе стимуляции выделяет рилизинг-гормон кортикотропин (corticotropin-releasing hormone, CRH), который, в свою очередь, заставляет гипофиз выделять в кровь адренокортикотропный гормон (АКТГ) (adrenocorticotropic hormone, АСТН). Затем АКТГ побуждает надпочечниковые железы продуцировать кортизол, хорошо известный гормон стресса, который возбуждает организм, помогая ему справиться с трудной ситуацией. Эта система, подобно многим другим, действует по принципу петли обратной связи: кортизол модулирует стрессовую реакцию, воздействуя на гипоталамус, который блокирует выделение кортикотропина (Sternberg & Gold, 1997). Исследователи обнаруживают, что эта петля обратной связи, регулирующая уровень возбуждения и тревоги, может быть нарушена или повреждена различными травматическими и подобными непредсказуемыми событиями, такими как физическое и сексуальное насилие. Эти события могут зафиксировать психику ребенка или подростка в состоянии страха или настороженности, которое длительное время продолжает оказывать патогенное влияние (DeBellis, Burke, Trickett & Putnam, 1996; Van der Kolk & Fisler, 1994).

Рис. Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось

---

Нейротрансмиттеры.Нейротрансмиттеры — это своего рода биохимические потоки в головном мозге. Эти потоки строго организуются и образуют значимые связи, обслуживающие более сложные функции, например, мышление и чувствование. Нейроны, которые более восприимчивы к какому-то одному виду нейротрансмиттеров, например, к серотонину, обычно группируются вместе и формируют проводящие пути, идущие от одной части мозга к другой и называемые контурами мозга(R. R. Dean, Kelsey, Heller & Ciaranello, 1993). В мозге действуют десятки тысяч подобных контуров. В последние годы связующие пути и функции контуров выявляются так очевидно, что еще десять лет назад об этом нельзя было и мечтать.

Контуры мозга и нейротрансмиттеры связывают с конкретными психическими расстройствами. Кроме того, они указывают на возможные средства лечения, так как психоактивные лекарства либо увеличивают, либо уменьшают поток различных нейротрансмиттеров. Однако подобно вышеуказанному влиянию генетики, изменения в активности нейротрансмиттеров могут лишь увеличить или уменьшить предрасположенность людей к появлению того или иного поведения в определенных ситуациях, но сами они не являются непосредственной причиной каких-либо форм поведения. Таблица 2.1 сводит воедино четыре системы нейротрансмиттеров, наиболее часто упоминаемые в связи с психическими расстройствами, и является полезным подспорьем при обсуждении этиологии в последующих главах.

Таблица 2.1. Основные нейротрансмиттеры и их сопутствующая роль в психопатологии

Нейротрансмиттер	Обычная функция	Роль в психопатологии
Серотонин	Играет роль в обработке информации и моторной координации (Spoont, 1992) Блокирует стремление детей к исследованию своего окружения Проблемы регуляции, такие как расстройства аппетита и сна	Регулирует ряд важнейших функций, таких как прием пищи, сон и проявление гнева Обсессивно-компульсивное расстройство Шизофрения и расстройства настроения
Бензодиазепин-GABA	Снижает возбуждение и интенсивность эмоциональных реакций, таких как гнев, враждебность и агрессия. Связан с чувствами тревоги и дискомфорта	Тревожное расстройство
Норэпинефрин	Облегчает или контролирует реакции в чрезвычайных и тревожных ситуациях (Gray, 1985). Играет роль в эмоциональной и поведенческой регуляции	Прямо не влияет на специфические расстройства (как правило, регулирует или модулирует поведенческие тенденции)
Допамин	Может действовать как переключатель, который включает различные контуры мозга, позволяя другим нейротрансмиттерам блокировать или облегчать определенные эмоциональные или поведенческие проявления (Spoont, 1992) Участвует в деятельности, связанной с исследованием, экстраверсией и стремлением к удовлетворению (Depue, Luciana, Arbisi, Collins & Leon, 1994)	Шизофрения. Расстройства настроения. Расстройство дефицита внимания/гиперактивности (ADHD)

Итоги раздела

- Функции головного мозга претерпевают постоянные изменения, в связи с чем мы говорим о нервной пластичности. Изменения эти происходят по мере того, как различные функции приспосабливаются к требованиям среды.

- Результаты генетических влияний зависят от среды. Генетическое наследие влияет на поведение, эмоции и мышление, но чтобы это влияние проявилось, необходимы соответствующие внешние условия.

- Чтобы понять сущность нейробиологических влияний на патологическое поведение детей, нам необходимы знания о структурах мозга, эндокринной системе и нейротрансмиттерах, которые выполняют свои функции в соответствии с четкой системой.