Мозг слепых людей реорганизуется иначе, чем считалось ранее

Фото из открытых источников

Как развивается мозг человека, никогда не получавшего визуальной информации? Используя современные методы визуализации, польско-немецкая группа исследователей из Института психологии Ягеллонского университета в Кракове и Института когнитивных и нейробиологических наук имени Макса Планка в Лейпциге изучила, как отсутствие визуального опыта влияет на созревание мозга. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Развитие человеческого мозга — один из самых сложных биологических процессов. В первые годы жизни в мозге происходят огромные изменения, которые помогают оптимизировать его функционирование. Только за первый год площадь поверхности коры головного мозга увеличивается примерно на три четверти, а её толщина — примерно на треть. В начале развития мозг создаёт гораздо больше связей между нейронами, чем ему действительно необходимо. В течение жизни часто используемые связи укрепляются, а другие удаляются в процессе, называемом обрезкой.

Одновременно с этим по всему мозгу происходит другой процесс — миелинизация. В ходе этого процесса нервные волокна окружаются жировой оболочкой, которая функционирует подобно изоляции электрических проводов, ускоряя передачу сигнала. Эта изоляция развивается по-разному в зависимости от потребностей каждой области мозга. Нейроны в сенсорной коре — например, в зрительной и слуховой коре — сильно миелинизированы, тогда как нейроны в лобной доле, отвечающие за высшие когнитивные функции, имеют меньшую степень миелинизации.

«Из исследований на животных нам уже известно, что сенсорный опыт оказывает огромное влияние на эти процессы развития. Однако точные механизмы этого влияния остаются предметом продолжающихся исследований», — объясняет ведущий автор исследования Анна-Лена Штро из Института когнитивных и нейробиологических наук имени Макса Планка. «В этом контексте особенно важны люди, родившиеся слепыми, поскольку их мозг развивается без зрительного восприятия. Это позволяет нам целенаправленно изучать влияние сенсорного опыта на развитие мозга».

В течение многих лет ученые наблюдали, что зрительная кора у слепых от рождения людей кажется толще, чем у зрячих. Основное объяснение заключалось в том, что слепота нарушает процесс обрезки нейронных связей, оставляя избыточные связи в зрительной коре. Чтобы проверить эту идею напрямую, исследователи из Польши сотрудничали с командой из Лейпцига, обладающей опытом в гистологии in vivo и доступом к передовым технологиям визуализации, позволяющим с исключительной детализацией характеризовать ткани мозга. Таким образом, исследование также представляло собой масштабное организационное мероприятие, требующее набора и координации слепых участников со всей Польши. В общей сложности 24 слепых от рождения человека приехали в Лейпциг для участия в нейровизуализационных измерениях, наряду с 24 зрячими участниками, подобранными по возрасту и полу.

«Благодаря данным высокого разрешения, полученным с помощью наших МРТ-сканеров Connectom 7T и 3T, мы смогли составить карту микроструктуры тканей в субмиллиметровом масштабе, выявив несколько ключевых закономерностей», — подчеркивает Николаус Вайскопф, директор отдела нейрофизики Института когнитивных и нейробиологических наук имени Макса Планка. «Как и в предыдущих исследованиях, мы наблюдали, что зрительная кора казалась толще у слепых участников. Важно отметить, что мы обнаружили, что зрительная кора была менее миелинизирована у людей, родившихся слепыми, что может помочь объяснить видимое утолщение. Мы не обнаружили явных доказательств изменения кортикальной обрезки, хотя обрезка все же может играть определенную роль. Наши результаты указывают на снижение миелинизации как на центральный фактор структурных различий, наблюдаемых при слепоте».

«Уменьшение количества миелина также может влиять на то, как граница между серым и белым веществом выглядит на МРТ-снимках», — говорит Анна-Лена Штрох. «Это может привести к тому, что кора головного мозга будет казаться толще на МРТ-снимках. Дополнительный анализ показал, что эти изменения распространяются и на белое вещество, которое отвечает за передачу информации между различными областями мозга. В то же время исследователи не наблюдали подобных различий в областях мозга, связанных со слухом или осязанием. Это говорит о том, что описанные изменения напрямую связаны с отсутствием зрительного опыта».

Исследователи подчеркивают, что эти результаты не следует интерпретировать как доказательство того, что мозг слепого человека «поврежден» или «незрел». У слепых людей зрительная кора участвует в таких функциях, как обработка языка, рабочая память и когнитивный контроль. Хорошо известно, что области мозга, поддерживающие эти функции у зрячих людей, менее миелинизированы. «Поэтому наблюдаемые нами различия у слепых людей полностью соответствуют тому, что делает эта кора у слепых. Зрительная кора у слепых людей не повреждена. Она совершенно в порядке. Она просто делает что-то другое», — отмечает Марцин Швед, руководитель группы в Ягеллонском университете в Кракове.