Американские ученые выяснили, что функциональные связи, которые необходимы для обработки зрительной информации о лицах и местах, присутствуют в головном мозге младенцев в возрасте уже нескольких дней. Для этого они проследили за отдельными участками зрительной коры и близлежащих отделов в головном мозге младенцев в возрасте от шести дней до двух месяцев и взрослых людей. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Сенсорные системы головного мозга довольно специфичны в вопросах обработки поступающей информации. В первую очередь это, конечно, касается зрительных стимулов: после обработки первичной зрительной корой (перед ней, кстати, предобработку выполняет и задняя теменная кора) разные аспекты визуальной информации (например, цвет, форма, ориентация) анализируются разными отделами головного мозга. Интересно, что подобная селективная обработка касается не только отдельных параметров зрительного стимула, но и его целиком: в зрительной системе мозга человека, поэтому, есть не только отдельные области, отвечающие за распознавание цветов, но и те, которые распознают в основном лица.
Селективная обработка, по-видимому, очень важна для мозга человека. До конца, однако, неясно, возникает ли она в процессе обучения человека при контакте со зрительными стимулами или же присутствует изначально, формируясь на ранних этапах развития еще до рождения. Последние исследования указывают на то, что селективная обработка зрительных стимулов в действительности может быть врожденной (или развивается очень рано и очень быстро — буквально за несколько дней): «правильную» форму лица могут распознать даже четырехдневные младенцы, а задействованы в обработке у них те же отделы затылочных долей, что и у взрослых. При этом эксперименты на макаках показывают, что наблюдение за лицами для способности их распознавать все же необходимо. Непонятно при этом как формируется способность к обработке других стимулов в сравнении с теми же лицами: вполне возможно, что на ранних этапах развития (но уже после рождения) мозг все же не обрабатывает информацию селективно.
Проверить это на примере обработки лиц и мест решили ученые под руководством Фредерика Кампса (Frederik Kamps) из Университета Эмори. В их эксперименте приняли участие 30 младенцев возрастом от шести дней до чуть меньше двух месяцев (средний возраст участника — чуть меньше месяца). Они предположили, что в том случае, если системы обработки разных стимулов в действительности врожденные, они должны выделяться уже в таком раннем возрасте и должны быть заметны и без стимуляции — по прочности функциональных связей между ними.
Ученые провели эксперимент с помощью фМРТ в состоянии покоя с участием всех младенцев, а также — для сравнения — 15 взрослых. Они сосредоточились на пяти областях интереса в головном мозге: первичной зрительной коре, которая получает первичную информацию о зрительном стимуле, участке затылочной доли, селективно обрабатывающем лица, и функционально связанной с ней частью веретенообразной извилины, а также связанных друг с другом ретроспленальной коре и парагиппокампальной извилине, которые селективно обрабатывают зрительную информацию о местах. Данные об участии рассмотренных отделов в селективной обработке зрительных стимулов ранее получены для взрослых людей.
Оказалось, что у младенцев, точно так же, как и у взрослых, функциональные связи между участками, вовлеченными в обработку определенного типа стимула (либо лиц, либо мест), сильнее, чем между участками, которые обрабатывают разные стимулы. Подобная взаимосвязь наблюдалась независимо от возраста младенца.
А) Функциональные связи внутри (темно-серым) и между (светло-серым) изученными системами распознавания лиц и мест у взрослых и младенцев; В) Функциональные связи внутри (темно-серым) и между (светло-серым) участком распознавания лиц в затылочной доле (OFA), веретенообразной извилиной (FFA), ретроспленальной корой (RSC) и парагиппокампальной извилиной (PPA) у взрослых и младенцев.
Frederik Kamps et al. / PNAS, 2020
Любопытной была и связь между отделами, отвечающими за обработку определенных стимулов, и первичной зрительной корой: оказалось, что у младенцев отделы, обрабатывающие лица, функционально связаны с теми участками первичной коры, которые принимают сигналы от центральной ямки глаза, а те, которые обрабатывали места, с отделами, принимающими сигналы с периферийных отделов.
У взрослых, конечно, наблюдается то же самое: все из-за того, что для распознавания лиц в первую очередь нужна центральная часть зрительного поля, а в обработке целых сцен задействовано и периферическое зрение. Работа ученых, таким образом, показывает, что те отделы мозга, которые в будущем будут отвечать за обработку лиц и мест, у младенцев функционально связаны и готовы к работе уже в первые дни после рождения. Столь раннее формирование, скорее всего, указывает на врожденную систему селективной обработки отдельных стимулов — по крайней мере, таких важных для человеческого познания, как другие люди и окружающий мир.
Врожденной у детей может быть не только способность отличать зрительные стимулы, но и способность к речи. Несмотря на то, что вопрос о врожденности языка до сих пор остается открытым, ученые часто получают данные в его пользу: например, в прошлом году выяснилось, что уже в возрасте четырех дней младенцы могут выделить отдельные слова в потоке речи.
