Мозг младенцев визуально сортирует объекты уже с двухмесячного возраста

Любой, кто когда-либо ухаживал за младенцем, несомненно, задавался вопросом, что происходит у него в голове. Поскольку единственными способами общения являются «плач» и «не плач», по крайней мере, в раннем возрасте, ученым пришлось обратиться к высокотехнологичным методам, чтобы попытаться выяснить, что же происходит в мозге младенцев – и результаты, подробно описанные в новом исследовании, весьма примечательны. Результаты нового исследования были обликованы в журнале Nature Neuroscience. 

По сравнению со многими другими животными, человеческие младенцы кажутся довольно беспомощными. Они могут не вставать и не ходить через несколько часов после рождения, им требуются месяцы, прежде чем они смогут держать голову – но это не значит, что они не получают богатого сенсорного опыта и не усваивают информацию об окружающем мире.

К сожалению, из-за вышеупомянутого отсутствия коммуникативных навыков мозг младенцев оставался для нас загадкой.

«Родители и ученые давно задавались вопросом, что происходит в голове младенца и что он на самом деле видит, когда смотрит на окружающий мир», — говорит ведущий автор исследования Клиона О’Доэрти. «Это исследование подчеркивает богатство функций мозга в первый год жизни».

Команда набрала 130 младенцев в возрасте 2 месяцев и провела им функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) — достижение, которое, честно говоря, должно поразить любого, кто знаком с аппаратами МРТ.

Для получения качественных данных с МРТ-сканирования крайне важно, чтобы испытуемый лежал совершенно неподвижно, что является навыком, которым овладели далеко не все 2-месячные дети. Вы можете подумать: «Ну, это нормально — ведь можно подождать, пока они уснут, что младенцы тоже часто делают?» Неверно: активность мозга значительно различается во время сна и бодрствования, и для того, чтобы исследователи смогли получить ответы на свои вопросы, младенцы должны были бодрствовать.

Им удалось удержать непоседливых младенцев с помощью кресел-мешков и обеспечить им комфорт с помощью наушников с шумоподавлением, поскольку МРТ может быть довольно шумным. Затем их развлекали серией красочных изображений в течение относительно коротких интервалов сканирования, всего 15-20 минут.

Помимо того, что изображения занимали внимание младенцев, они выполняли важную функцию. Они представляли 12 распространенных визуальных категорий, таких как резиновые уточки, тележки для покупок и кошки, и исследователи хотели выяснить, как мозг младенцев воспримет их.

Результаты оказались неожиданными. Похоже, мы недооценивали младенцев даже больше, чем думали.

«Хотя в два месяца коммуникация младенцев ограничена отсутствием языка и мелкой моторики, их мозг уже не только представлял, как выглядят вещи, но и определял, к какой категории они принадлежат», — объяснила О’Доэрти. «Это показывает, что основы визуального познания закладываются уже на очень раннем этапе и гораздо раньше, чем ожидалось».

Шестьдесят пять младенцев наблюдались в возрасте 9 месяцев, и полученные данные сравнивались с данными взрослой когорты. Даже если младенец в возрасте 2 или 9 месяцев не может произнести слова «резиновая уточка», реакция его мозга на изображения была поразительно похожа на реакцию мозга взрослых.

Используя модели искусственного интеллекта, авторы смогли предсказать тип изображения, на которое смотрел ребенок, наблюдая за тем, как оно обрабатывается зрительными путями мозга. Это стало возможным уже в 2 месяца и стало еще более совершенным к 9 месяцам.

Это показывает, что мозг младенцев начинает визуально сортировать объекты по категориям, таким как размер или неодушевленность, гораздо раньше, чем считалось ранее – еще до того, как у них появляется полноценное цветное зрение.

«Первый год жизни — это период быстрого и сложного развития мозга. Это исследование предоставляет новые фундаментальные знания, которые помогут в организации обучения детей младшего возраста, обеспечат клиническую поддержку при нейро developmental disorders и вдохновят на более биологически обоснованные подходы в искусственном интеллекте», — сказала соавтор исследования Анна Труцци.

«Оно также подчеркивает потенциал использования нейровизуализации и вычислительных моделей в качестве диагностического инструмента у очень маленьких детей», — добавил руководитель группы профессор Родри Кусак.