Младенцы и маленькие дети обладают своего рода сверхспособностями, говорят нейробиологи Медицинского центра Джорджтаунского университета. В то время как взрослые обрабатывают большинство дискретных нейронных задач в определенных областях в одном или другом из двух полушарий своего мозга, молодые люди используют правое и левое полушария для выполнения одной и той же задачи. Это открытие указывает на возможную причину, по которой дети, похоже, восстанавливаются после нервной травмы намного легче, чем взрослые.
Исследование опубликовано в сентябре. 7 февраля 2020 года в PNAS фокусируется на одной задаче, языке, и обнаруживается, что для понимания языка (в частности, обработки устных предложений) дети используют оба полушария. Это открытие согласуется с предыдущими и текущими исследованиями, проводимыми профессором неврологии Джорджтауна Элиссой Л. Ньюпорт, доктор философии.D., бывший научный сотрудник Олумиде Олуладе, MD, Ph.D., и доцент неврологии Анна Гринвальд, Ph.D.
"Это очень хорошая новость для маленьких детей, получивших нервную травму," говорит Ньюпорт, директор Центра пластичности и восстановления мозга, совместного предприятия Джорджтаунского университета и Национальной сети реабилитации MedStar. "Использование обоих полушарий обеспечивает механизм компенсации после нервной травмы. Например, если левое полушарие повреждено в результате перинатального инсульта, который происходит сразу после рождения, ребенок будет изучать язык, используя правое полушарие. Ребенок, рожденный с церебральным параличом, который поражает только одно полушарие, может развить необходимые когнитивные способности в другом полушарии. Наше исследование демонстрирует, как это возможно."
По словам Ньюпорта, их исследование раскрывает загадку, которая долгое время озадачивала врачей и нейробиологов.
Почти у всех взрослых обработка предложений возможна только в левом полушарии, согласно исследованиям сканирования мозга и клиническим данным потери речи у пациентов, перенесших инсульт в левом полушарии.
Но у очень маленьких детей повреждение любого полушария вряд ли приведет к языковому дефициту; язык может быть восстановлен у многих пациентов, даже если левое полушарие серьезно повреждено. Эти факты свидетельствуют о том, что язык распространяется в обоих полушариях в раннем возрасте, говорит Ньюпорт. Однако традиционное сканирование до сих пор не выявило деталей этих явлений. "Было неясно, присутствует ли сильное левое доминирование в языке при рождении или проявляется постепенно в процессе развития," объясняет Ньюпорт.
Теперь, используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), проанализированную более сложным образом, исследователи показали, что модель латерализации взрослых не устанавливается у маленьких детей и что оба полушария участвуют в речи в раннем развитии.
По ее словам, мозговые сети, которые локализуют определенные задачи в одном или другом полушарии, начинаются в детстве, но не завершаются до тех пор, пока ребенку не исполнится 10-11 лет. "Теперь у нас есть лучшая платформа для понимания травм головного мозга и восстановления."
Исследование, первоначально проведенное соавторами Уильямом Д. Гайяр, доктор медицины, и Мэдисон М. Берл, к.D., Детского национального медицинского центра, обучено 39 здоровых детей в возрасте от 4 до 13 лет; Лаборатория Ньюпорта добавила 14 взрослых в возрасте от 18 до 29 лет и провела серию новых анализов обеих групп. Участникам было предложено хорошо изученное задание на понимание предложений. В ходе анализа были изучены паттерны активации фМРТ в каждом полушарии отдельных участников, а не общая латерализация в средних показателях группы. Затем исследователи сравнили карты языковой активации для четырех возрастных групп: 4–6, 7–9, 10–13 и 18–29 лет. Карты проникновения выявили процент субъектов в каждой возрастной группе со значительной языковой активацией в каждом вокселе каждого полушария. (Воксель – это крошечная точка на изображении мозга, как пиксель на телевизионном мониторе.) Исследователи также провели анализ всего мозга всех участников, чтобы определить области мозга, в которых языковая активация коррелировала с возрастом.
Исследователи обнаружили, что на уровне группы даже маленькие дети демонстрируют левостороннюю языковую активацию. Однако большая часть самых маленьких детей также демонстрирует значительную активацию в соответствующих областях правого полушария. (У взрослых соответствующая область правого полушария активируется при выполнении совершенно разных задач, например, при обработке эмоций, выражаемых голосом. У маленьких детей каждая область обоих полушарий задействована в понимании смысла предложений, а также в распознавании эмоционального аффекта.)
Ньюпорт считает, что "более высокие уровни активации правого полушария в задаче обработки предложений и медленное снижение этой активации по мере развития являются отражением изменений в нейронном распределении языковых функций, а не просто изменениями в развитии стратегий понимания предложений."
Она также говорит, что, если бы команда смогла провести такой же анализ даже у детей младшего возраста,, "вполне вероятно, что мы увидим даже большее функциональное участие правого полушария в обработке речи, чем мы видим у наших самых молодых участников (в возрасте 4-6 лет).
"Наши результаты показывают, что нормальное участие правого полушария в обработке речи в очень раннем детстве может способствовать поддержанию и усилению развития правого полушария, если левое полушарие повреждено," Ньюпорт говорит.
В настоящее время исследователи изучают активацию языка у подростков и молодых людей, перенесших серьезный инсульт левого полушария при рождении.