Мозг младенцев с рождения способен следовать ритму: новые исследования

США - Информационное агентство Эхбари

Мозг младенцев с рождения способен следовать ритму: новые исследования

Более века господствовало психологическое представление о младенчестве, которое Уильям Джеймс метко описал как «цветущую, жужжащую путаницу», предполагая, что новорожденные воспринимают мир как недифференцированный поток сенсорных данных. Однако последние научные достижения разрушают это представление, предоставляя доказательства того, что младенцы рождаются с удивительно сложным неврологическим аппаратом. Новые исследования показывают, что дети способны не только организовывать визуальный мир в четкие категории, но и различать основной ритм в музыке — способности, которые проявляются на удивительно ранних этапах развития.

Первое из двух ключевых исследований, недавно опубликованное в журнале Nature Neuroscience, было посвящено способностям младенцев к обработке визуальной информации. Нейроученым удалось достичь редкого результата: провести функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) более чем у 100 бодрствующих двухмесячных младенцев. Целью было изучить, как их мозг классифицирует визуальные объекты. Метод фМРТ требует почти полной неподвижности, что делает сканирование младенцев исключительно сложной задачей. Пока младенцы лежали в сканере, исследователи предъявляли им быструю последовательность изображений животных, еды, предметов домашнего обихода и других знакомых предметов. Клиона О’Доэрти, нейробиолог, специализирующийся на развитии, из Стэнфордского университета, руководившая работой в Тринити-колледже в Дублине, сравнила этот опыт для младенцев с просмотром «IMAX для детей».

Технические трудности фМРТ значительны даже для взрослых, которые могут следовать инструкциям оставаться неподвижными. «МРТ сложна даже в «идеальных» условиях, когда участники исследования могут следовать инструкциям оставаться неподвижными», — отметил Скотт Джонсон, психолог, специализирующийся на развитии, из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который не участвовал в исследовании. «Младенцы не могут следовать инструкциям, поэтому этим исследователям нужно ангельское терпение». Несмотря на эти трудности, данные МРТ дали замечательные результаты. Сканирование показало, что определенная область мозга, вентральная зрительная кора — ответственная за распознавание того, что мы видим — продемонстрировала паттерны реакции, схожие с теми, что наблюдаются у взрослых. О’Доэрти и ее коллеги сообщили в Nature Neuroscience, что как у взрослых, так и у двухмесячных младенцев вентральная зрительная кора проявляет различную активность для разных категорий объектов. Этот вывод напрямую оспаривает давнее убеждение, что мозг постепенно учится различать категории в процессе развития, предполагая более врожденную организационную структуру.

Майкл Франк, когнитивный психолог из Стэнфордского университета, также не связанный с исследованием, отметил, что эти выводы «опровергают медленное, восходящее развитие представлений о визуальных категориях». Он далее подчеркнул, что исследование ставит провокационный вопрос: является ли эта организационная способность результатом быстрого обучения в первые восемь недель жизни, или это неотъемлемая, врожденная черта мозга младенца?

В дополнение к этим визуальным открытиям, второе исследование, опубликованное в PLOS Biology, демонстрирует еще более раннюю когнитивную способность новорожденных, связанную с обработкой звука. Исследователи обнаружили, что менее чем через 48 часов после рождения мозг спящих новорожденных уже способен следовать и предвосхищать ритмические паттерны в музыке. В эксперименте, проведенном в Венгрии, ученые проигрывали фортепианные пьесы Иоганна Себастьяна Баха почти 50 новорожденным, отслеживая активность их мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Исследовательская группа представила как оригинальные записи Баха, так и измененные версии, в которых был намеренно искажен либо ритм, либо мелодия.

Используя вычислительную модель, исследователи анализировали нейронные записи на предмет паттернов «удивления», которые указывали бы на то, что младенцы выучили музыкальную структуру и их ожидания были нарушены. Результаты были поразительными: измененный ритм надежно вызывал нейронный ответ удивления, в то время как искаженная мелодия оставалась в значительной степени незамеченной мозгом младенцев. По сути, мозг новорожденных способен следовать ритму, но пока не может следовать мелодии. Это асимметричное восприятие имеет интуитивный смысл, по словам Роберты Бьянко, нейробиолога из Университета Пизы, которая руководила исследованием, работая в Итальянском технологическом институте в Риме. «В утробе матери ритмические характеристики уже очень преобладают в слуховой среде ребенка», — объяснила она. «Есть [сердцебиение] матери, ее походка, и любая ритмическая информация проходит через амниотическую жидкость». Напротив, амниотическая жидкость имеет тенденцию приглушать определенные высоты звука, что означает, что плоды получают меньше воздействия мелодических паттернов во время беременности, что потенциально объясняет более сильную предрасположенность мозга к обработке ритма.

Однако эксперты призывают к осторожности при слишком широкой интерпретации этих результатов. Эрин Хэннон, психолог из Университетa Невады в Лас-Вегасе, не участвовавшая в исследовании, подчеркнула, что «способность нейронно отслеживать периодичность в музыке не обязательно эквивалентна богатому восприятию музыкального ритма или метра». Она отметила, что «многие исследования показывают, что детям требуется много времени, чтобы научиться хорошо танцевать или двигаться в такт музыке, или правильно сопоставлять барабан или метроном с музыкой». Это предполагает, что, хотя базовый нейронный механизм для обнаружения ритма присутствует при рождении, развитие более сложного музыкального познания является длительным процессом.

Хотя оба исследования использовали передовые методы нейровизуализации для изучения нейронной активности, прямые последствия для наблюдаемого раннего познания или поведения остаются областью для дальнейших исследований. Область нейронауки новорожденных все еще находится на ранней стадии развития, обещая множество будущих открытий, которые, несомненно, углубят наше понимание самых ранних основ человеческого интеллекта и восприятия.

Информационное агентство Эхбари