Тайны мозга вашего ребенка Вонг Сэм

Глава 2

Начало: внутриутробное развитие

Возраст: от зачатия до рождения

Когда мы наблюдаем за строительством дома, то часто удивляемся, как быстро возводится опорный каркас. Снаружи дом выглядит почти готовым уже вскоре после начала строительства, но отделка интерьера и прокладка кабелей занимает потом гораздо больше времени. Построение мозга следует сходной стратегии: расстановка сигнальных клеток (нейронов) в нужное положение – это сравнительно легкая задача, и она завершается еще до рождения ребенка. А вот подключение и наладка всех связей – настолько сложный процесс, чо продолжается до того возраста, как молодой человек поступает в колледж.

Правда, развитие мозга ребенка существенно отличается от строительства дома в одном: построение мозга от оплодотворенной яйцеклетки до мозга новорожденного младенца в основном происходит автоматически. Процессы, формирующие мозг, находятся под управлением гибкой генетической программы, позволяющей плоду расти почти при любых обстоятельствах. (Как гласит надпись на упаковке некоторых наших любимых устройств, «сборка не требуется».) Главное условие: вынашивающая ребенка мать должна быть здоровой.

В этой главе содержатся некоторые самые ценные советы, касающиеся внутриутробного развития, включая предупреждения о его опасностях. Но прежде чем перейти к подробностям, почерпнутым из научной литературы, мы хотим подчеркнуть следующее: большинство беременностей заканчивается хорошо. Авторы многих популярных книг (вы знаете, о ком идет речь) советуют женщинам избегать любых рисков во время беременности, даже самых незначительных. Однако длинные списки потенциальных угроз пугают будущих матерей (зато помогают продавать книги), они также могут привести к материнскому стрессу, который сам по себе плохо влияет на развитие плода (см. врезку «Практический совет: меньше стресса, меньше проблем»).

Последствия рисков во время беременности зависят от их тяжести и от той фазы беременности, в которой они проявляются. В большинстве случаев, когда происходит выкидыш или рождается дефективный ребенок, поведение беременной женщины здесь ни при чем. У вас будет возникать искушение винить себя за все, что происходит с вашим ребенком, но необходимо иметь ясную перспективу.

То обстоятельство, что развитие мозга еще не родившегося ребенка в основном является самоорганизующимся процессом, может принести вам некоторое облегчение. В то же время следует помнить о нескольких важных вещах, где ваше участие может сыграть значимую роль. Попробуем понять некоторые научные детали самой начальной стадии формирования мозга, они не так сложны, как может показаться на первый взгляд.

Мозг зародыша начинает формироваться на раннем этапе гестации{В оригинале авторы используют слово «беременность». Однако, если соблюдать научную строгость, у зародыша или плода никак не может быть беременности. Этот процесс с его, так сказать, внутренней точки зрения называется гестацией. – Прим. ред.}. На первом месяце группа клеток развивающегося эмбриона получает химические сигналы и начинает формировать нервную систему. Через 3 недели после зачатия нервная пластинка – слой клеток, проходящий по всей длине эмбриона – смыкается краями и образует нервную трубку, из которой впоследствии формируется спинной и головной мозг.

Если нервная трубка не закрывается полностью, то происходит выкидыш или ребенок рождается с врожденным дефектом, таким как расщепление позвоночника (при расщеплении позвоночника, или спинномозговой грыже, неполное закрытие нервной трубки иногда приводит к выпиранию спинного мозга из позвоночного столба). Недостаток фолиевой кислоты в организме матери увеличивает риск дефектов нервной трубки. По этой причине женщине с самого начала беременности следует ежедневно принимать 400 мкг фолиевой кислоты (витамин группы В) или больше – если она вынашивает более одного ребенка. Другим источником указанного витамина служит хлеб, который в США и многих других странах готовят из муки с добавкой фолиевой кислоты именно по этой причине. Если вы хотите завести ребенка, то нужно принимать фолиевую кислоту до зачатия, поскольку многие женщины узнают о своей беременности уже после закрытия нервной трубки у эмбриона, т. е. на 4-й неделе после зачатия или позже.

Следующая стадия развития нервной системы эмбриона – ее сегментация. Нервная трубка делится на составные части к 6-й неделе беременности. Вы можете представлять это как планировку комнат перед строительством нового дома, за исключением того, что сегментация определяется не физическими барьерами, а химическими сигналами. Самый большой отдел нервной трубки в заднем конце человеческого эмбриона становится спинным мозгом. Отдел меньшего размера в головной части разделяется на три сегмента, которые впоследствии становятся тремя разными частями головного мозга (см. рис.).

Задний из этих трех сегментов превращается в ствол головного мозга, который контролирует в основном базовые подсознательные функции, такие как рефлекторные движения глаз и головы, дыхание, частота сердцебиения, сон, половое возбуждение и пищеварение. Кроме того, он образует мозжечок, который собирает сенсорную информацию для управления движением (скажем, подсчитывает, с каким усилием нужно поднять ногу при ходьбе по лестнице).

Средний сегмент образует срединные структуры мозга, включая гипоталамус, миндалевидное тело и гиппокамп (см. рис.). Гипоталамус контролирует более осознанные базовые процессы, такие как регулировка сексуального поведения, голод, жажда, температура тела и дневные ритмы сна и бодрствования, а также выделение стрессовых и половых гормонов. Миндалевидное тело отвечает за эмоции, особенно за чувство страха. У гиппокампа есть две главных функции: он переводит информацию в долговременную память и играет важную роль в пространственной ориентировке.

Третий сегмент, расположенный в передней части мозга, становится таламусом и корой больших полушарий, которая также называется неокортексом. Сенсорная информация, поступающая в организм через глаза, уши или кожу, направляется в таламус – структуру, расположенную в центре мозга, которая фильтрует ее и направляет в кору головного мозга. Ученые подразделяют неокортекс на четыре части, называемые долями. (Две доли каждого отдела симметрично расположены в правом и левом полушарии.) Затылочные доли коры больших полушарий мозга отвечают за зрительное восприятие. Височные доли отвечают за слух, включая понимание устной речи. Кроме того, они тесно взаимодействуют с миндалевидным телом и гиппокампом и играют значимую роль в обучении, запоминании и эмоциональных реакциях. Теменные доли получают осязательную информацию, собирают воедино сигналы от всех органов чувств и направляют наше внимание. Лобные доли управляют осознанным движением, речью и выбором поведения в зависимости от наших намерений и обстановки.

На ранних стадиях созревания эмбриона все эти сегменты мозга имеют крошечные размеры. По мере развития химические маркеры разделяют мозг на большее количество частей и определяют зоны коры, ответственные за определенные аспекты зрения или языка. Группу клеток с общей функцией называют ядром. После определения всех областей мозга они растут и развиваются в определенной последовательности: от затылочной до лобной части (см. рис.). Этот процесс продолжается в детстве и подростковом возрасте (см. главу 9).

Главной целью на ранних этапах развития мозга является создание миллиардов и миллиардов новых клеток. Клетки первоначальной нервной системы многократно делятся и создают дополнительные клетки-предшественники. Эти клетки могут делиться во время движения, оставляя за собой цепочки нейронов. В процессе деления также возникают различные виды глиальных клеток{Глиальные клетки, или глия, – совокупность всех клеток нервной ткани, помимо самих нейронов. Это своего рода соединительная нервная ткань – промежуточные ее клетки, выполняющие разные полезные функции. – Прим. ред.}. Один тип глиальных клеток направляет размещение нейронов на ранних стадиях развития, протягивая длинные волокна, которые действуют как «тропы», по которым следуют нейроны.

Количество клеточных делений и тип клеток, которые они производят, жестко контролируется сочетанием химических сигналов в разных областях мозга и взаимодействием с уже существующими клетками. Добавление новых нейронов в основном завершается к 20 неделям гестационного периода эмбриона (который принято отсчитывать с первого дня последнего менструального периода матери), т.е. примерно через 18 недель после зачатия. Очень небольшое количество нейронов продолжает появляться даже в зрелом возрасте, а новые глиальные клетки формируются в течение всей жизни.

Затем клетки эмбриона начинают дифференцироваться для выполнения конкретных задач. Дифференциация происходит в несколько этапов: по мере того как задачи становятся все более специфическими, они и направляются все более четкими химическими сигналами.

На базовом уровне нейроны имеют много общего. Они получают химические сигналы посредством веществ, называемых нейротрансмиттерами, которые высвобождаются другими (специальными) нейронами. Когда молекулы нейротрансмиттера связываются с принимающими рецепторами на дендритах нейрона, возникают электрические и химические сигналы, которые могут распространяться по всему телу клетки. При достаточном количестве одновременных электрических сигналов тело клетки может генерировать электрический импульс, который используется для «общения» с другими нейронами.

Этот выходной сигнал нейрона, который называется биоэлектрическим потенциалом, передается по аксону – очень длинному и тонкому отростку нейрона, который тянется от тела нейрона, например расположенного в головном мозге, к своей цели (какому-то участку мозга или тела, например к пальцу на ноге). Каждый нейрон имеет один аксон, который часто ветвится для достижения многочисленных участков. Молекулы нейротрансмиттера находятся в специализированных локусах на концах аксонных ответвлений и высвобождаются при получении биоэлектрического импульса. Когда нейротрансмиттер связывается с рецепторами дендрита другого нейрона, тот возбуждается или подавляется – в зависимости от типа передаваемого нейротрансмиттера. Место соединения аксона передающего нейрона с дендритом принимающего нейрона называется синапсом.

Конечный этап дифференциации нервных клеток эмбриона часто зависит от взаимодействия нейронов в синапсах.

Глия (совокупность глиальных клеток) тоже принимает разные формы. Иногда глиальные клетки обволакивают проводящие аксоны, как своего рода изолирующая пластиковая оболочка электрического провода, и образуют слой под названием миелин, он способствует ускорению связи между нейронами. В других случаях глия обрамляет кровеносные сосуды и контролирует химические сигналы, поступающие в мозг и обратно. Глия также образует защитную систему мозга, обволакивая и удаляя инородные вещества и остатки отмирающих клеток. У эмбриона она тоже дифференцируется в соответствии с химическими сигналами, обычно немного позже, чем нейроны в тех же областях.

Практический совет: меньше стресса, меньше проблем

В следующий раз, когда вы начнете беспокоиться о своем будущем ребенке, спросите себя, необходимо ли подвергаться такому стрессу. Неврологи могут оценить последствия стресса, изучая его воздействие на лабораторных животных. Материнский стресс увеличивает риск возникновения разных проблем у младенцев, включая «волчью пасть», депрессивное поведение, повышенную восприимчивость к стрессу в зрелом возрасте (см. главу 26), а также гиперактивность и легкую отвлекаемость (см. главу 28). Гормоны стресса, высвобождаемые самкой животного, оказывают непосредственное воздействие на плод и уменьшают способность плаценты защищать его от этих гормонов в будущем.

Поскольку умышленно подвергать стрессу беременных женщин было бы по меньшей мере неэтично, большинство исследований на людях опирается на корреляции постфактум – менее надежные, чем эксперименты (см. врезку «Знаете ли вы? Почему эпидемиологию трудно интерпретировать»). Некоторые современные исследования тестировали детей, родившихся после того, как их матери пережили природные катастрофы во время беременности. Этот вид исследований приближается к этически допустимому разграничению женщин на группы, которые подвергались и не подвергались стрессу.

Ученые обратились к данным о тропических штормах и ураганах, которые обрушились на Луизиану между 1980 и 1995 годами, а затем вычислили, сколько детей с признаками аутизма в архивах системы здравоохранения штата находились в утробе матери во время одного из этих ураганов. Риск аутизма был значительно выше у детей, чьи матери подвергались подобному стрессу во время беременности, хотя большинство случаев аутизма скорее всего было обусловлено другими причинами (см. главу 27).

По научным стандартам это свидетельство является далеко не окончательным, но есть две причины считать, что это не простое совпадение. Во-первых, проявление аутизма было выше только у тех детей, чьи матери находились на 5-м или 6-м месяце беременности во время урагана. Это указывает на существование периода, когда воздействие стресса на плод имеет долговременные последствия (см. «Сензитивные периоды» в главе 5). Во-вторых, дети, чьи матери пережили более жестокий ураган, подвергались большему риску развития аутизма, чем те, чьи матери пережили менее сильный шторм. Исследование нужно будет продублировать, прежде чем мы сможем сделать окончательные выводы, но оно предполагает, что стресс во время беременности увеличивает риск аутизма.

Другие исследования дали сходные результаты. В ходе одного из них выяснилось, что дети, чьи матери испытали сильный стресс от снежного бурана во время беременности, имели более низкие показатели коэффициента интеллекта IQ и неразвитые языковые способности в возрасте пяти лет. Риск шизофрении выше у детей, чьи матери в первом триместре беременности пережили смерть близкого родственника или другую семейную трагедию. Дети, чьи матери пережили землетрясение во время беременности, с большей вероятностью страдали от депрессии или рождались с «волчьей пастью». Пока еще не ясно, может ли умеренный стресс, такой как общение с раздражительным начальником, привести к сходным проблемам. И покуда ведутся исследования, лучше следовать простому принципу: следует всегда находить время для отдыха и по мере возможности заботиться о себе во время беременности.

Первый этап процесса налаживания связей происходит до рождения, когда миллиарды нейронов протягивают аксоны (т.е. передающие волокна) по направлению к своим целям (другим участкам мозга или тела). К счастью, расстояния в теле эмбриона гораздо меньше, чем в организме взрослого человека. Также помогает то обстоятельство, что ткань мозга пока менее дифференцирована, чем впоследствии (аналогично, гораздо проще сделать электрическую проводку и проложить трубы в доме до возведения внутренних стен). Лишь самые ранние аксоны должны находить путь самостоятельно, двигаясь по химическим сигналам или отыскивая конкретные направляющие клетки. Более поздние аксоны движутся по тропам, проложенным этими «первопроходцами» (как если бы вы тянули новый провод через пучок ранее установленных проводов), за исключением того, что новый аксон фактически строится по мере своего движения. Пучок проводящих аксонов образует нервное волокно, или нерв.

В процессе формирования нервных путей участок на конце нарастающего аксона, называемый конусом роста, тестирует обстановку в разных направлениях, вытягивая и втягивая маленькие выступы, словно вынюхивая правильный путь. И принюхивается он не зря: специальные химические соединения могут притягивать или отталкивать конус роста. Некоторые даже могут резко изменять его реакцию на другие «молекулярные подсказки», образуя разновидность сложной навигационной логики.

Когда аксон, наконец, находит приблизительное место своего назначения в мозге или теле, он должен определить свои клетки-мишени среди миллионов других кандидатов.

Этот процесс начинается с молекулярных «указаний», которые дают аксону команду замедлить движение и приступить к исследованию области, границы которой могут быть отмечены репеллентными сигналами для предотвращения выхода аксона за ее пределы. Некоторые области мозга помогают движению аксона, предоставляя карту местности, в которой концентрация одного или нескольких химических сигналов последовательно уменьшается в пределах одного региона. В других областях используется большое количество связанных протеинов (т.е. белков), отмечающих местное положение, чтобы аксоны могли находить путь к нужным нейронам. Белки – это универсальные строительные кирпичики, состоящие из клеток, предназначенных для разнообразных функций. В данном случае функция заключается в том, чтобы сообщить аксону «ты находишься здесь».

Когда аксоны приближаются к месту своего назначения, они начинают вступать в контакт с соседними клетками, инициируя химическое взаимодействие, которое приводит к формированию синапсов. Этот процесс начинается в спинном мозге через 5 недель после оплодотворения и в некоторых областях мозга завершается лишь через несколько лет после рождения. Первоначально аксоны образуют массу дополнительных синапсов, цели для которых определены лишь приблизительно. В долгосрочной перспективе выживает только незначительная часть этих синапсов. Выживают синапсы, которые окажутся задействованными в работе. Такая борьба за выживание между синапсами обеспечивает тонкую настройку функций мозга в соответствии с индивидуальными обстоятельствами каждого ребенка, будь то адаптация реакции зрительных нейронов к расстоянию между глазами младенца или настройка слуховой коры для более быстрой реакции на звуки родного языка. В меньшем масштабе этот процесс продолжается в течение всей жизни как механизм обучения и запоминания (см. главу 21).

Процесс устранения ненужных компонентов становится доминирующим на ранней стадии развития. Мозг взрослого человека содержит около 100 млрд нейронов и гораздо больше глиальных клеток. Однако молодой мозг производит еще больше нервных клеток, а потом сокращает их количество в процессе запланированной гибели клеток. В некоторых отделах мозга этот процесс убивает до четырех из каждых пяти родившихся клеток. Такие события неврологи называют регрессивными, и они имеют жизненно важное значение для нормального развития.

Почему нервная система использует столь затратный подход? Судя по всему, это способ сопоставления растущего количества аксонов с количеством нейронов в данном участке мозга. Гибель «лишних» клеток происходит после того, как аксоны достигают своих целей и формируют синапсы. Нейроны-мишени вырабатывают протеин, необходимый для выживания клеток, который воспринимается ими через синапсы и переносится обратно по аксону в само тело исходного нейрона. Нейроны, которые не смогли образовать много связей со своими мишенями, не получают достаточного количества протеинов для своего выживания и умирают. Этот вид гибели клеток – активный процесс, он происходит путем биохимического саморазрушения. Наиболее известный из такого рода протеинов для выживания – нейротрофин. Он является фактором роста нервных клеток и контролирует выживание нейронов, отвечающих за чувство осязания и рефлекс периферической нервной системы «дерись или беги». На выживание клеток также влияют другие факторы, например активность синапсов и половых гормонов, которые контролируют гибель клеток в отделах мозга, обусловливающих различие между женщинами и мужчинами.

Даже после того, как все элементы клеточной структуры мозга оказываются на своих местах, строительная работа продолжается. Новорожденные нейроны кажутся очень простыми по сравнению со зрелыми нейронами. Ближе к концу созревания нейронов, обычно в первые два года жизни, дендриты формируют дополнительные отростки для взаимодействия с многочисленными новыми синапсами, которые появляются в течение этого периода. Устранение «лишних» синапсов начинается с первого года жизни и продолжается до ранней юности; это один из основных механизмов, благодаря которому восприятие способствует формированию мозга (см. главу 5).

Последней стадией созревания аксона является миелинизация, формирование глиальной миелиновой оболочки, которая позволяет электрическим импульсам мгновенно перемещаться по аксону. Это выглядит так, как если бы сначала электрическая система мозга была оборудована голыми проводами, а потом к ним добавили изоляцию. Этот процесс начинается незадолго до рождения в головном мозге (и еще раньше в спинном) и продолжается до поздней юности{Принято считать, что полная миелинизация нервных волокон завершается примерно к 25 годам. То есть до этого возраста нервная система человека еще полностью не сформирована. – Прим. ред.} (см. главу 9).

С учетом огромного объема строительных работ неудивительно, что растущему младенцу необходима энергия. Действительно, одной из самых больших угроз для развития плода является плохое питание матери, вызванное голодом, нищетой или неправильной диетой. Особенно критическим временем является второй и третий триместр беременности, когда размер мозга быстро увеличивается. Например, неожиданно малый вес новорожденного (по сравнению с ожидаемым генетическим потенциалом роста) сигнализирует о повышенном риске многих проблем в будущей жизни, включая недостатки когнитивного развития. Малая масса тела при рождении и более серьезные проблемы, такие как умственная отсталость и воспаление сетчатки, ассоциируются с различными вирусными инфекциями, включая токсоплазмоз, краснуху и простой герпес. В целом будет благоразумно строго соблюдать гигиену на поздних стадиях беременности и особенно после рождения малыша. Слишком большая масса тела при рождении тоже может быть нездоровым симптомом. Существуют стандартизированные данные, о которых можно спросить у врача-акушера.

Любые токсины из окружающей среды, попадая в организм матери, могут представлять угрозу. Скажем, кокаин увеличивает риск развития синдрома дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ). Однако еще более негативное влияние на мозг ребенка оказывают два легальных наркотика – никотин и алкоголь. Малый вес при рождении и многочисленные проблемы развития мозга связаны с курением матери и регулярным употреблением алкоголя. Так называемые «дети крэка», бедственное положение которых широко освещалось в прессе в 1980-е годы, пострадали, как выяснилось впоследствии, в основном из-за плохого питания матерей и употребления ими наркотиков, и не только синтетического кокаина.

В наше сумасшедшее время вид беременной женщины с бокалом вина в одной руке и сигаретой в другой привлекает лишь мимолетные взгляды. Сейчас в США женщину, принимающую кокаин во время беременности, могут посадить в тюрьму за ущерб для нерожденного ребенка, но эта суровая мера почему-то не распространяется на курение или алкоголизм беременных.

Мягко говоря, такой подход не оптимален для здоровья ребенка (см. врезку: «Практический совет: меньше стресса, меньше проблем»). Хотя тюремный срок за курение во время беременности вряд ли грозит кому-либо в ближайшем будущем, вы можете улучшить здоровье вашего ребенка, отказавшись от вредных привычек на раннем сроке беременности, а еще лучше до зачатия.

Практический совет: употребление рыбы во время беременности полезно для мозга вашего ребенка

Воздействие свинца (от краски, водопроводных труб, посуды и даже импортной косметики) или ртути на организм плода или маленького ребенка отрицательно сказывается на его умственных способностях. Эти тяжелые металлы вредны для развития мозга. В течение многих лет женщинам внушали, что они должны ограничивать употребление рыбы из-за того, что она может содержать ртуть. Но рыба также является главным источником жирных кислот омега-3, которые имеют важнейшее значение для развития нервной системы. Фактически их отсутствие во время формирования мозга у ребенка может привести к умственной отсталости. Для того чтобы решить этот вопрос, мы заглянули в научную литературу и взвесили возможный риск по сравнению с выгодами. Наш вердикт: рыба – это хорошо. Некоторые долгосрочные исследования показывают, что у детей, чьи матери употребляли рыбу во время беременности (особенно если мать выбирала рыбу с низким содержанием ртути), мозг функционирует лучше, чем у тех, чьи матери избегали есть рыбу.

Так, английские ученые оценили вкусовые предпочтения 11 875 женщин, живущих в Бристоле (Великобритания) во время третьего триместра беременности, а потом отслеживали данные родившихся детей по целому ряду когнитивных показателей. Матери, которые воздерживались от употребления морепродуктов, с большей вероятностью имели детей, отличавшихся плохим поведением в возрасте 7 лет и низким вербальным IQ в возрасте 7 лет, по сравнению с матерями, которые во время беременности употребляли по крайней мере 3 порции морепродуктов (по 170 г) в неделю. Чем больше морепродуктов употребляла мать, тем лучше функционировал мозг ребенка; это подразумевает, что эффект был обусловлен потреблением рыбы, а не такими факторами, как материальное положение семьи. Польза невелика, но хорошо задокументирована. (Статистическая оценка этого эффекта составляет от 0,2 до 0,3; дискуссию об этом см. в главе 8.) У матерей, употреблявших менее 2 порций морепродуктов в неделю, не было замечено никакого полезного эффекта. Другое исследование подтвердило эти находки. Оно показало, что дети матерей, которые во время беременности ели рыбу с низким содержанием ртути, имели более высокий уровень вербального развития, чем дети, чьи матери употребляли рыбу с высоким содержанием ртути при одном и том же уровне потребления.

Возможно, вы слышали, что в сырой рыбе, особенно в тихоокеанском лососе, могут содержаться болезнетворные паразиты. Глубокая заморозка рыбы для суши, принятая в США, убивает паразитов и сводит этот риск к минимуму.

Как узнать, сколько ртути содержится в рыбе? Хорошее общее правило: чем меньше рыба, тем меньше в ней ртути. И лучше избегать мяса хищных видов рыб, таких как акула, меч-рыба и тунец, поскольку в них высоко содержание ртути и других загрязняющих веществ. Ваш департамент здравоохранения может располагать информацией о рисках, связанных с употреблением местной рыбы. Однако самое важное соображение заключается в том, что польза для развития мозга ребенка в утробе от полученных с рыбой омега-3-жирных кислот перевешивает риск загрязнения ртутью.

Другим источником осложнений во время беременности является медицинский уход. Беременным женщинам лучше избегать безрецептурных лекарств. Третий триместр беременности – это время, когда развивающийся мозг особенно уязвим для внешних воздействий. Лекарственные препараты могут проникать через плацентарный барьер, а оттуда попадают в мозг ребенка, повышая вероятность развития неврологических проблем. Одним из лекарств, прописываемых на этом этапе, является требуталин – активатор рецепторов нейротрансмиттера адреналина, предназначенный для предотвращения преждевременных родов, но фактически неэффективный в этом отношении.

Кроме того, для улучшения легочного развития плода при риске преждевременных родов прописывают стероиды (гормоны, которые запускают стрессовую реакцию), но повторные курсы стероидов могут причинить вред развивающемуся мозгу. Даже те лекарства, которые сейчас считают безопасными, могут вызвать осложнения на поздних стадиях гестации, когда мозг плода развивается очень быстро. Хотя во многих случаях альтернативы не существует, нужно тщательно взвешивать риск по сравнению с доказанной пользой для матери и ребенка.

Правда, с некоторыми химическими веществами дела обстоят не так плохо, как может показаться. Кофе, один из наших любимых напитков, безвреден в умеренных дозах (не более 300 мг кофеина в день, или три обычных чашки), как и искусственные подсластители или глутамат натрия{Усилитель вкуса E621 (другое название: глютаминат натрия) считается очень вредным – накапливается в организме, ведет к потере зрения, интоксикации печени, окислительному стрессу, ожирению и т.п. – Прим. ред.} (monosodium glutamate, или MSG). Хотя в целом употребление алкоголя не рекомендуется, некоторые врачи даже одобряют его прием в малых дозах, поэтому будущим матерям не обязательно отказываться от всех своих любимых привычек. Здесь важнее принцип, о котором мы уже говорили, – меньше стресса, меньше проблем.

Угроза для здоровья ребенка возникает в тех случаях, когда беременность не может продолжаться до положенного срока. Распространенной причиной недостаточного веса у новорожденных являются преждевременные роды, которые значительно увеличивают риск неврологических расстройств. Одно норвежское исследование показывает, что дети, родившиеся с 28-й до 30-й недели беременности, в 4 раза больше подвергаются риску умственной отсталости, в 7 раз большему риску развития аутизма (см. главу 27) и в 46 раз большему риску церебрального паралича, чем полностью доношенные дети. К 18 годам один из 12 таких детей попадал в категорию инвалидов, что в 5 раз превышает средний показатель. Недоношенные дети, родившиеся на более поздних этапах беременности, реже становятся инвалидами, но даже при сроке 37 недель риск по сравнению с полностью доношенными детьми остается повышенным. Главной причиной преждевременных родов является наличие двух или нескольких эмбрионов. Матери, которые прибегают к искусственному оплодотворению, могут уменьшить этот риск, попросив своих врачей имплантировать не более одного эмбриона за менструальный цикл.

Одним из непредусмотренных последствий недавних перемен в медицинской практике является увеличение частоты неврологических расстройств у маленьких детей. Недоношенные дети (менее 37 недель) теперь составляют 12–13% общего количества родов в США. Этот процент неуклонно возрастал с 1981 по 2004 год, отчасти благодаря увеличению выживаемости из-за улучшения медицинского обслуживания. Три четверти недоношенных детей рождаются на поздних сроках беременности, между 34-й и 37-й неделями. Среди детей, родившихся в это время, у 20% обнаруживаются клинически значимые проблемы поведения, а риск развития СДВГ на 80% выше, чем у полностью доношенных детей.

Одной из самых больших угроз для развития плода является плохое питание матери, вызванное голодом, нищетой или неправильной диетой.

Недавнее исследование показало, что один случай из каждых 15 стимулированных родов между 34-й и 37-й неделей беременности происходит без убедительных медицинских показаний. Примеры включают повышенное кровяное давление или историю осложнений во время предыдущей беременности, хотя ни то, ни другое не считается абсолютным показанием для провоцирования преждевременных родов. В таких случаях нужно взвесить эту возможность по сравнению с рисками, которые мы описали. Разумеется, во многих случаях, таких как кровотечение или выпадение пуповины, необходимость преждевременных родов становится неизбежной.

Поэтому одна из лучших вещей, которые вы можете сделать для защиты растущего мозга ребенка, – по возможности позволить вашей беременности пройти полный срок. От 10 до 20% родов в США являются стимулированными и примерно половина из них относятся к избирательным (т.е. не вызванным медицинской необходимостью). Причины избирательной стимуляции включают удобство врача или пациента, а также озабоченность врачей по поводу собственной юридической ответственности. Мы советуем следовать рекомендации Американской коллегии акушеров и гинекологов, которая гласит, что стимуляцию родов не следует назначать до 39-й недели беременности (срок сдвинут в более позднюю сторону, поскольку время зачатия не всегда бывает известно с абсолютной точностью), за исключением четких медицинских показаний. Если воспользоваться поварской метафорой, «чтобы пирог был хорошим, он должен пропечься до конца».

Глава 3

Малыш, ты родился, чтобы учиться

Возраст: от рождения до двух лет

Неудивительно, что маленькие дети так много спят. Им предстоит масса трудной работы. Как мы говорили в главе 1, младенцы уже снабжены основными инструментами для обучения, но к этому списку остается добавить еще немало пунктов. В первый год жизни ребенок должен заложить основу для всех своих взрослых способностей от языка до двигательной активности. В этот период его мозг изменяется быстрее, чем когда-либо еще. Многие из этих изменений помогают ребенку адаптироваться к обстановке, в которой он родился.

Ведь люди живут в поразительно разнообразных местах – от замерзшей тундры до знойной пустыни, и в огромном количестве социальных систем. Вырасти в Нью-Йорке или Барселоне – совсем не то, что вырасти в деревне посреди джунглей Амазонии, но дети во всех случаях рождаются с практически одинаковым набором генов.

В отличие от многих животных люди рождаются не жестко вписанными в среду своего обитания. Новорожденные обладают навыками адаптации к широкому спектру условий. Эта способность позволяет людям выживать по всему миру. Преимущества такого подхода огромны, но он имеет свои издержки: человеческие дети в течение долгого времени нуждаются в заботе и внимании, прежде чем становятся независимыми. Эта рискованная, но очень выгодная репродуктивная стратегия формирует образ жизни людей на протяжении десятилетий – сначала в качестве детей, а потом в качестве родителей.

Миф: грудное вскармливание улучшает умственные способности

Почти все уверены в том, что грудное вскармливание младенцев делает их умнее. Мы сами так думали, когда начинали писать эту книгу, но тщательное изучение научной литературы показывает, что свидетельства в пользу этой идеи не вполне убедительны. Нет сомнений, что дети, которые в младенчестве питались исключительно грудным молоком, в среднем имеют более высокие интеллектуальные показатели, чем дети, лишенные грудного вскармливания. Но какова действительная причина этой корреляции? Возможно, тут дело в каких-то отличительных особенностях матерей, которые предпочитают грудное вскармливание.

Действительно, матери, предпочитающие кормить своих детей грудью, во многих отношениях отличаются от женщин, которые кормят своих детей из бутылочки. Сторонницы грудного вскармливания имеют более высокий показатель IQ, лучше образованны и реже бывают бедными, а также менее склонны к курению. Увеличение IQ матери примерно на 15 пунктов более чем удваивает вероятность ее выбора в пользу грудного вскармливания.

Исследователи пытались различными способами учитывать эти дезориентирующие факторы. Метод статистического метаанализа – мощное научное средство сопоставления данных различных исследований, призванное оценить их надежность и репрезентативность. Он показал, что в целом исследования с большим количеством пациентов выявляют незначительные эффекты грудного вскармливания.

Так, в одном большом исследовании различия в показателях IQ, приписываемые грудному вскармливанию, были полностью устранены с помощью учета интеллектуальных характеристик матерей. Среди 332 пар братьев и сестер, из которых один вырос на грудном молоке, а другого кормили из бутылочки, не было никаких различий в IQ. В другом исследовании, охватившем 288 пар близких родственников, только один ребенок с грудным вскармливанием проявил интеллектуальное преимущество перед своим братом.

Идеальным способом прояснения этой проблемы было бы наблюдение за большими группами младенцев в режиме грудного и искусственного вскармливания. Одно исследование, проведенное в Белоруссии, приблизилось к границам этической допустимости со случайным выбором матерей для программы поддержки, увеличивавшей продолжительность успешного грудного вскармливания. Авторы сообщили, что программа поддержки существенно увеличила IQ детей, измеренный в возрасте 6 лет. К сожалению, оценку интеллекта детей здесь производили педиатры, заинтересованные в успехе программы, а не беспристрастные наблюдатели. Когда психологи повторно протестировали некоторых из этих детей, их результаты оказались значительно ниже, что увеличивает возможность погрешности в первоначальных измерениях и заставляет усомниться в истинной ценности эффекта.

Итак, вес доказательств при изучении научной литературы свидетельствует в пользу того, что само по себе грудное вскармливание оказывает незначительное или нулевое влияние на умственные способности ребенка в более позднем возрасте. Разумеется, мы одобряем грудное вскармливание, которое имеет много других преимуществ, включая возможность физического контакта мамы с ребенком (см. главу 11). Однако матери, которые не могут кормить детей грудью, не должны беспокоиться о том, что они причиняют вред интеллектуальному развитию ребенка.

Детьми движет стремление к экспериментам и проверке своих представлений о мире (поэтому они постоянно чем-то занимаются), и они любят находиться в центре событий. Когда младенец сталкивает на пол тарелку с высокого стульчика, вы можете видеть на его лице нескрываемую радость, и он проделывает этот фокус снова и снова. Эффективные действия в окружающем мире чрезвычайно приятны как для детей, так и для взрослых. Однако младенцы иногда не понимают, каким образом они становятся причиной того или иного события, поэтому порой они разговаривают с предметом, пытаясь заставить его вести себя «правильно». Разнобой между физической и психологической причинностью обычно исчезает к концу первого года жизни.

Если эволюция подготовила детей к суперэффективному обучению, то взрослые должны стать не менее умелыми учителями. Это может показаться игрой, но она имеет серьезный смысл. Дети прекрасно умеют получать от своих опекунов то, что им требуется – не только еду и защиту, но также наглядные примеры и информацию. Когда мать воркует с ребенком, называя его хорошим мальчиком, он осваивает язык, человеческие взаимоотношения и многое другое.

Благодаря врожденным талантам, о которых мы говорили в главе 1, новорожденные являются отнюдь не пассивными получателями сведений о мире. Дети активно ищут информацию, наиболее полезную для них на конкретном этапе развития, и ведут себя таким образом, чтобы заручиться у взрослых той помощью, которая им нужна.

Например, известно, что люди, общаясь с младенцами, обычно начинают говорить на особом языке – так называемом материнском языке. Их речь становится высокой, певучей интонационно-выразительной и более медленной, с удлиненными гласными звуками. Маленькие дети предпочитают слышать именно такую речь и активнее взаимодействуют с людьми, которые говорят подобным образом. Причем большинство взрослых и детей старшего возраста инстинктивно начинают говорить так с малышами. Особенности этого «материнского языка» (в том числе отчетливое произношение слов и паузы между ними) словно специально приспособлены для того, чтобы дети быстрее усваивали навыки устной речи.

Разумеется, общение со взрослыми влияет на некоторые аспекты развития детей, такие как выбор языка, которому учится ребенок. Все нормальные дети в конце концов усваивают то, что им требуется знать, но скорость и особенности обучения зависят от конкретной культуры. Например, существует масса межкультурных различий в периодизации появления двигательных навыков, которые оценивают педиатры для определения развития ребенка (см. врезку «Направленные занятия могут ускорить моторное развитие»).

В США обучение ползанию считается необходимым предварительным условием для обучения ходьбе, но это лишь один из способов передвижения, которые дети могут обнаружить. Примерно 1/3 младенцев на Ямайке вообще не ползают, а остальные начинают ползать примерно в том же возрасте, когда делают первые шаги (около 10 месяцев). Сходным образом 17% британских младенцев никогда не ползают, а 100 лет назад 40% младенцев в США не учились ползать, поскольку дети в то время носили длинную одежду, затруднявшую ползание.

Языковой опыт влияет на формирование когнитивных концепций. Корейский язык включает сложную систему глагольных окончаний для передачи информации, в то время как английский язык для передачи смысла полагается в основном на существительные. Детская речь в Корее полна глаголов, которые содержат подразумеваемые предлоги («двигаться в…»), и часто полностью лишена существительных, в то время как детская речь в Англии содержит больше существительных («собачка»). Возможно, благодаря этому американские малыши начинают классифицировать предметы (например, раскладывая их по кучкам) раньше, чем корейские дети того же возраста. С другой стороны, корейские дети учатся забирать игрушку, которая находится за пределами досягаемости, раньше, чем начинают разделять предметы по категориям; таким образом, им проще думать о действиях, чем о предметах.

Практический совет: направленные занятия могут ускорить моторное развитие

В тех культурах, которые обеспечивают хорошую тактильную стимуляцию и помогают младенцам развивать моторные навыки, дети на несколько месяцев раньше начинают держать голову, сидеть и ходить.

В Африке, странах Карибского бассейна и индийской культуре матери массируют и вытягивают младенцев после купания. Эти процедуры часто включают раскачивание или подбрасывание малыша в воздух.

У младенцев, которых носят на перевязи через плечо или за спиной, улучшается мышечная сила и координация, поскольку они приспосабливаются к движениям матери. Лабораторные исследования подтверждают, что такая стимуляция способствует двигательному развитию.

Вращение маленького ребенка на офисном кресле в течение 10 недель (безопасный и увлекательный вид стимуляции) или пассивное движение ножками младенца – имитация поездки на велосипеде (ежедневно по 20 минут в течение 8 недель) ускоряет развитие моторных навыков.

В Африке и странах Карибского бассейна некоторые матери учат детей сидеть, усаживая младенца на коленях либо прислоняя его к подушке или другой опоре. Для обучения навыкам ходьбы мать держит младенца в стоячем положении и покачивает его вверх-вниз, заставляя делать маленькие шажки. Когда ребенок учится стоять прямо, мать поощряет его делать шаги, держась за мебель или перила, иногда подманивая его с помощью лакомства. В этих культурах даже самые маленькие дети проводят большую часть времени в сидячем или стоячем положении.

Западные же родители используют такой подход, лишь когда учат малышей подниматься по лестнице. Тренированные младенцы развивают моторные навыки быстрее своих сверстников, но это относится лишь к конкретным практикуемым навыкам.

Лабораторные исследования подтверждают, что дети, которых побуждают делать ползающие движения, раньше начинают ползать, а те, что имитируют движения при ходьбе, раньше начинают ходить. С другой стороны, дети медленнее развивают моторные навыки, если их движения в целом ограниченны.

Так, летом младенцы начинают ползать на 3 недели раньше, чем зимой. Очевидно, это происходит потому, что холодная погода ограничивает возможности обучения второй группы детей.

Можно ли сказать, что дети, которые раньше начинают ходить, в итоге имеют более развитые моторные навыки по сравнению с теми, кто позже встает на ноги?

Вероятно, нет, если только они не продолжают развивать свои способности более интенсивно, чем другие дети. В некоторых культурах взрослые регулярно бегают на большие расстояния или переносят тяжелые грузы, но эти навыки требуют многолетней подготовки.

С самого рождения младенцы могут подражать другим людям и делают это с удовольствием. Это не только служит мощным инструментом социализации, но и дает им ясные примеры поведения. Младенцы имитируют цели действий, а не их точную форму; по-видимому, движения других людей кодифицируются для них в контексте достижения той или иной цели. Например, если в эксперименте малыш 14 месяцев видит, как человек толкает головой ящик, который затем освещается, через неделю он попробует сделать то же самое. Причем если руки демонстратора были завернуты в простыню, когда он толкал ящик головой, большинство детей пробуют включить механизм руками. Судя по всему, они приходят к выводу, что демонстратор пользовался головой, поскольку не мог сделать то же самое руками. Вы можете развлечься, придумав сходную игру для вашего ребенка.

В период интенсивного обучения в мозге ребенка образуется огромное количество связей между нейронами. Незадолго до и после рождения формируется до 40 000 новых синапсов в секунду. К одному году мозг ребенка достигает 70% размера мозга взрослого человека, а к двум годам уже 80%. Этот рост особенно выражен в мозжечке, где происходит сбор сенсорной информации для управления движением. Кора головного мозга тоже активно развивается с самого рождения. За первые два года жизни она вдвое увеличивается по площади, причем большая часть этого роста приходится на период до одного года. Хотя в определенной мере это связано с появлением новых нейронов, основной причиной является формирование новых связей. Совершенствование аксонов, дендритов и синапсов – всех частей нейрона, которые позволяют ему «общаться» с другими нейронами, – в течение первого года жизни происходит стремительно. В это время также осуществляется интенсивная миелинизация: глиальные клетки соединяются вокруг аксонов и образуют изолирующий слой, который увеличивает скорость и эффективность передачи сигнала от одного нейрона к другому.

Вы можете подумать, что впечатления ребенка определяют места образования новых синапсов, но это не так. Мы уже говорили, что мозг новорожденного формирует огромное количество относительно неизбирательных связей между нейронами, а затем постепенно избавляется от тех, которые используются недостаточно часто (см. главу 5). Если мозг сравнить с розовым кустом, то жизненный опыт скорее подобен не удобрению, а форме подстрижки, при которой отсекается все лишнее.

Дети прекрасно умеют воспринимать от своих опекунов то, что им требуется.

Двигательное развитие происходит в последовательности, определяемой взрослением мозга. Дело в том, что в первичной моторной коре содержится карта тела, которая совершенствуется в определенном порядке. Таким образом, дети учатся управлять движениями лица и головы до того, как могут протягивать руки, и лишь потом они учатся ходить. К 3-му месяцу жизни мозг младенца развивается в достаточной степени для того, чтобы успешно контролировать некоторые реакции. В этом возрасте малыши начинают подавлять рефлексы и непроизвольные движения глаз. Моторные способности позволяют им уже сохранять равновесие при изменении позы. У них также появляется четкая целевая ориентация поведения, включая координацию движений головы и глаз и протягивание руки к предметам. В этот период также сокращается время, которое младенцы тратят на плач. К счастью для родителей, поведение младенца в первые 3 месяца жизни не является показателем его будущего характера.

К 4-месячному возрасту движение глаз ребенка показывает, что он уже способен предсказывать, когда предмет появится из-за ширмы. Это самое раннее проявление навыка, который с возрастом будет приобретать все более важное значение. Умение предвидеть будущие события – например, изменение позы для того, чтобы предотвратить угрозу потери равновесия до того, как она возникнет, – ключевой аспект моторной функции у взрослых людей. Предсказательный двигательный контроль осуществляется в мозжечке, поэтому его рост имеет важное значение для развития этой способности.

Даже в очень раннем возрасте дети кое-что знают о предметах, но им еще предстоит много узнать. Тот факт, что пространство является трехмерным, кажется очевидным даже для младенцев. Новорожденные отклоняются от предметов, которые движутся по направлению к ним, а как только дети начинают контролировать движения рук, они тянутся к предметам, которые хотят получить.

С другой стороны, идея о том, что предметы обладают неизменными свойствами, усваивается медленно. В начале жизни ключевым фактом восприятия предметов является движение. Взрослые тоже реагируют на это (вещи, которые движутся вместе, рассматриваются как части одного предмета), но дети доводят эту концепцию до крайности. В 5-месячном возрасте дети, которым показывают мягкую игрушку, исчезающую за ширмой, а потом игрушечный автомобиль, появляющийся с другой стороны и движущийся по той же траектории, не выглядят удивленными. В этом возрасте они определенно могут проводить различие между двумя игрушками, но само движение предмета кажется им более важным. К одному году изменение свойств большинства предметов, например формы или цвета, уже вызывает реакцию; это подразумевает, что представление о скрытых предметах стало гораздо более богатым.

Дети проделывают всю эту работу, не нуждаясь в особой подготовке или снаряжении. Любой ребенок с нормальным мозгом и в нормальной обстановке развивает навыки, значимые для этого периода его жизни. Детьми движет стремление развивать эти навыки, а родители учат их, просто общаясь с ними в повседневной жизни. Родителям достаточно вести себя естественно и радоваться, наблюдая за ребенком и помогая ему открывать мир.

Глава 4

Природа, воспитание и многое другое

Возраст: от зачатия до поступления в колледж

Когда ученые говорят, что принцип «природа против воспитания» устарел, поскольку обе эти силы действуют совместно, это не тот случай, когда обессилевшие дуэлянты говорят: «Не можем ли мы просто поладить друг с другом?» Это – биологический факт, и мы многое понимаем в деталях этого процесса.

Пока мы рассказали вам, как мозг ребенка развивается преимущественно по автоматическим программам и адаптируется к окружающей среде. Может показаться, что эти два утверждения противоречат друг другу, если думать об автоматических программах как о генах, что свойственно многим людям. Такое представление не вполне верно. Эти программы контролируют взаимодействие между генами и окружающей средой во время развития вашего ребенка.

Одной из причин, по которым люди проявляют интерес к таким дискуссиям, является широко распространенное мнение, что генетический вклад в развитие личности – определяющий фактор, в то время как условиям окружающей среды свойственна гибкость. Поэтому кажется консервативным утверждать, что мальчики и девочки биологически отличаются друг от друга, а утверждение о том, что за различия в их поведении отвечает процесс социализации, воспринимается как признак либерализма. Такие дискуссии заводят в никуда из-за некорректности обеих предпосылок.

Гены устанавливают программу развития мозга (см. главу 2), но по мере взросления ребенка его мозг реагирует на окружающий мир, проводя тонкую настройку на местные обстоятельства. Человеческая способность жить в самых разных условиях – следствие естественного отбора в пользу генов, благоприятствующих гибкости поведения (см. врезку «Знаете ли вы? Культура может быть двигателем эволюции»). Почти все гены, которые влияют на поведение, изменяют показатели развития в конкретных обстоятельствах, но неточно определяют их, поэтому наследственность вашего ребенка не программирует его судьбу.

Знаете ли вы? Отпечатки на геноме

Разве жизненный опыт вашего ребенка может приводить к постоянным изменениям в его генах? Кажется, что эта идея противоречит тому, чему нас учили в школе, однако она опирается на клеточные процессы, известные биологам. В ответ на различные сигналы так называемые эпигенетические модификации могут заблокировать участок ДНК, производя химические изменения, которые влияют на его форму, так что белок, закодированный в этом гене, не может образоваться (см. рис. на стр. 83).

При копировании ДНК в процессе клеточного деления копируются также эпигенетические модификации, поэтому все следующие поколения клеток сохраняют эту информацию.

Ученым давно известен этот процесс. Он объясняет, почему разные типы клеток (например, нейроны и клетки почек) выглядят и действуют по-разному, хотя содержат одну и ту же ДНК.

Более современные исследования показывают, что события, происходящие в окружающей среде, могут вызвать сходные долговременные изменения в ДНК, преобразуя кратковременный опыт в постоянную генную модификацию. Накопление эпигенетических модификаций также объясняет, почему однояйцевые близнецы, у которых набор генов абсолютно одинаковый, не выглядят как полные копии друг друга.

Когда эпигенетические модификации возникают в сперме или яйцеклетках, они могут повлиять на будущие поколения. Этот процесс лучше всего изучен на лабораторных животных.

Например, самки мышей, которые в молодости провели 2 недели в так называемой обогащенной среде (со множеством лесенок, мест для лазания и игрушек), легче поддавались обучению в зрелом возрасте. То же самое делали их мышата, даже те, которые воспитывались приемной матерью и росли не в обогащенной среде. Мышата извлекали пользу из опыта своей матери, передаваемого через эпигенетические модификации с ее ДНК.

Эти исследования находятся на раннем этапе, поэтому список известных эпигенетических эффектов продолжает расти. Каждый опыт социального взаимодействия может модифицировать последующее поведение, включая реакцию на стресс (см. главу 26), благодаря эпигенетической модификации отдельных генов.

Питание в дородовом и на ранних стадиях послеродового периода может повлиять на риск возникновения сердечных заболеваний, диабета 2-го типа, тучности и рака у людей в зрелом возрасте. Эксперименты на животных поддерживают идею, что подобные эффекты могут иметь отношение к эпигенетической модификации ДНК. Пристрастие к кокаину ведет к эпигенетическим изменениям, возможно, объясняющим причину тяжелого отвыкания от наркотика. Эпигенетическая модификация представляет собой простой химический процесс, но она может буквально кодировать жизненный опыт и передавать вашим детям частицу вашей личности.

А вот влияние некоторых внешних факторов на развитие мозга является необратимым. Например, культура полностью определяет родной язык вашего ребенка, но после того, как процесс освоения первичного языка завершается, уже нет возможности заменить его другим родным языком.

На самом деле с точки зрения отдельного нейрона трудно провести различие между генетическим воздействием и влиянием окружающей среды. Сигналы, которые поступают в мозг через глаза или уши (т.е. через органы восприятия), влияют на развитие (формируя химические сигналы для модификации генов или протеинов) точно так же, как это осуществляют генетические воздействия. Некоторые из этих перемен обратимы, другие – необратимы. Но то обстоятельство, возникли ли они внутри организма или за его пределами, не имеет решающего значения.

Впоследствии мы поговорим о том, каким образом опыт может изменять химию нейронов и связи между ними. Здесь мы попробуем объяснить, как взаимосвязь генов и окружающей среды влияет на развитие вашего ребенка.

Начнем с простого принципа: гены вашего ребенка могут повлиять на его проявления, и наоборот. Его личные качества приводят к поиску определенного жизненного опыта (см. врезку «Знаете ли вы? Почему вы не становитесь копией своей матери?» в главе 17), а его склонность реагировать на других людей некоторым образом влияет на то, как они ведут себя по отношению к нему. Раздражительного ребенка, которого трудно успокоить, не будут воспитывать так же, как спокойного и радостного ребенка, независимо от того, кто заботится о нем. Вместе с тем окружение вашего ребенка (до или после рождения) может вызывать постоянные изменения в его генах. Химические модификации – как реакция на жизненный опыт – могут «отключать» определенные гены в некоторых клетках, нередко на всю жизнь (см. врезку «Знаете ли вы? Отпечатки на геноме»).

Поскольку влияние идет в обоих направлениях, многие процессы развития представляют собой петлеобразные обратные связи, где гены влияют на наше окружение, которое, в свою очередь, влияет на наши гены (или по крайней мере на способ их проявления) и так далее. Идея взаимного влияния трудно поддается осмыслению. Когда мы думаем о генетическом наследии, то, как правило, обращаемся к знакомым примерам, таким как школьные уроки о морщинистой и гладкой фасоли Грегора Менделя или о генах, отвечающих за цвет глаз. Эти примеры учат в школе, так как их просто объяснить на конкретном материале, но большинство генов воздействуют на мозг и поведение значительно более сложными способами.

Знаете ли вы? Культура может быть двигателем эволюции

Наш жизненный опыт также может модифицировать человеческий геном в эволюционном масштабе времени за счет влияния культурных изменений на естественный отбор. Генетики рассматривают культуру как любую усвоенную информацию, влияющую на поведение, которая может включать знания, навыки, ценности и убеждения.

Примерно 8-9 тысяч лет назад, когда египтяне начали одомашнивать коров, молоко стало пищей и для взрослых, а не только для младенцев. До этой перемены, которая была исключительно культурным новшеством, взрослые люди не переносили лактозу и не могли переваривать молоко. По мере распространения скотоводства гены, которые приводили к выработке энзима лактозы у взрослых людей, встречались все чаще, поскольку люди, способные переваривать молоко, в целом питались лучше тех, кто не мог этого делать. Различные генетические мутации привели к усвоению лактозы у населения Европы и Восточной Африки примерно в то же время, когда там началось разведение домашнего скота. В наши дни непереносимость лактозы остается распространенной у людей азиатского и западноафриканского происхождения, чьи предки не занимались одомашниванием крупного рогатого скота.

По оценкам исследователей, от 700 до 2000 человеческих генов проявляют признаки недавней быстрой эволюции; многие из этих изменений могут быть вызваны культурными переменами. Например, гены, которые помогают нашему организму реагировать на патогены, изменялись очень быстро. Возможно, эволюция новых систем иммунной защиты была вызвана развитием фермерства, что привело к новым заболеваниям из-за тесного контакта людей с животными и их микробами.

Другие группы генов тоже быстро изменяются. Одна из них, связанная с усвоением различных видов еды и алкоголя, могла быть сформирована привычками питания. Начало тепловой обработки продуктов коррелирует с изменениями в пищеварительном тракте, развитием рецепторов горького вкуса, формированием зубной эмали и особенностей челюстной мускулатуры. Другим примером являются гены, которые влияют на функции мозга, о чем свидетельствуют явные успехи в таких областях, как язык и способность к обучению. Довольно любопытна третья категория генов, которая определяет физический облик: цвет кожи, цвет и толщину волос, а также цвет глаз. Подбор этих генов может быть следствием культурно детерминированных половых предпочтений, а также факторов окружающей среды, таких как количество времени, проводимого на солнце.

Культурные изменения тоже способны защищать людей от стрессов, вызванных новой средой обитания. Когда люди мигрировали в более холодные места, они научились поддерживать огонь и одеваться в меховые шкуры вместо того, чтобы обрастать шерстью и накапливать слой подкожного жира, который защищает других животных при низких температурах. Некоторые исследователи выдвинули гипотезу, что способность адаптироваться к новой обстановке за счет усвоенных схем поведения может освободить наш вид от некоторых ограничений, налагаемых естественным отбором на других животных, и таким образом позволяет нам поддерживать необычно широкое разнообразие генетических особенностей нашего вида.

Нет сомнения, что и гены, и окружающая среда сильно влияют на индивидуальные различия в поведении. Гены, которые ребенок наследует от родителей, не окончательно определяют, каким человеком он станет, но они определяют спектр возможностей развития, открытых для него. Даже с учетом этого одинаковые генетические тенденции могут очень по-разному проявляться в разных культурах (см. главу 20). Из-за широкого взаимодействия почти невозможно вычислить, в какой степени то или иное поведение обусловлено генами или окружающей средой.

Первая проблема заключается в том, что такие оценки применимы лишь к конкретной обстановке, которая была изучена, но может измениться в зависимости от множества других обстоятельств. Например, около 60% индивидуальных различий коэффициента умственного развития (IQ) среди людей среднего класса принято приписывать генетическим различиям и почти ничего – обстановке в семье ребенка. С другой стороны, относительно людей, живущих в бедности, около 60% индивидуальных различий IQ связывают с окружающей средой, а гены отвечают менее чем за 10%. Иными словами, генетический умственный потенциал ребенка ограничен конкретными обстоятельствами, в которых он растет.

Вторая проблема еще более весома. Эффект, который проявляется лишь в тех случаях, когда ребенок с определенным набором генов попадает в определенную обстановку, известен как взаимодействие генов с окружающей средой. Иными словами, определенные генетические характеристики могут сделать ребенка восприимчивым к определенным аспектам его опыта, которые не оказали бы никакого влияния на ребенка с другими генетическими характеристиками; впоследствии мы еще вернемся к этой теме. Такое взаимодействие объясняет на первый взгляд парадоксальное открытие, что многие наследуемые качества за последние несколько десятилетий передавались гораздо быстрее, чем это можно объяснить в рамках биологической эволюции. Примеры варьируют от ожирения и умственных способностей (см. главу 22) до близорукости (см. врезку «Игры на свежем воздухе улучшают зрение» в главе 10).

Взаимодействие генов с окружающей средой представляет проблему, поскольку исследователи исходят из предпосылки, что эти два фактора действуют независимо, когда рассчитывают процентное соотношение генетических характеристик и условий окружения, о котором вы читаете в газетах. Но, как мы уже говорили, на самом деле так бывает редко. Еще неоднозначнее то обстоятельство, что любые выявленные взаимодействия обычно включают в «генетическую» часть, отчего влияние окружающей среды кажется менее важным. Для примера давайте возьмем исследование мелких правонарушений среди 862 усыновленных шведских подростков. Данное исследование предполагало выяснить следующее: генетика (преступное прошлое одного из родителей) или факторы окружающей среды (плохое питание в детстве или неудачная приемная семья) увеличивают риск правонарушений у детей. Мы не ожидаем, что генетики определят «ген преступности», но такие черты, как импульсивность и агрессивность, являются наследуемыми и могут существенно повысить риск нарушения закона. По сравнению с базовым показателем преступности 2,9% – среди детей, родившихся в семьях без преступного прошлого и воспитанных в хорошей обстановке, показатель для биологических детей преступников, воспитанных в хорошей обстановке, достигал 12,1%, а для детей, чьи родители не совершали преступлений, но воспитанных в плохой обстановке, – 6–7%.

С точки зрения отдельного нейрона трудно провести различие между генетическим воздействием и влиянием окружающей среды.

Представьте, что генетические факторы и влияние окружающей среды не зависят друг от друга. Тогда вы можете предположить, что вероятность совершения преступлений для детей, родившихся от преступных родителей и воспитанных в плохой обстановке, составит 18,8% – путем сложения двух предыдущих показателей. Но исследование показало нечто совершенно иное. Дети с обоими факторами риска имели значительно большую склонность к правонарушениям – 40%, т.е. более чем вдвое превосходящую ожидаемый риск.

Однако ни тот, ни другой фактор нельзя назвать предопределяющим судьбу ребенка. Даже в наихудших условиях более половины детей (60%) с многочисленными факторами риска становились законопослушными гражданами. Иными словами, ни один из обсуждаемых факторов не является абсолютным показателем будущей судьбы ребенка, но лишь влияет на степень риска.

Поэтому в следующий раз, когда вы прочитаете, что интеллект на 60% зависит от генетики, или что ученые открыли ген гомосексуальности, или что дети агрессивны лишь из-за поведения, усвоенного от своих ролевых моделей, имейте в виду, что биология так не работает. Гены и окружающая среда нерасторжимо связаны на всем протяжении жизни вашего ребенка.