Wychować geniusza. Jak pierwsze lata życia wpływają na rozwój mózgu?

Jak pierwsze lata życia wpływają na rozwój mózgu?

Pod koniec lat 80. XX w., Hallam Hurt, neonatolog z Filadelfii, postanowiła zbadać, jakie zaburzenia rozwojowe u dzieci wywołuje narkomania ich matek. Badaniami objęto gospodarstwa domowe o niskich dochodach. Porównywano czterolatki z rodzin mających styczność z narkotykami, z tymi które wychowywały się wśród osób bez uzależnień. Badacze nie znaleźli istotnych różnic rozwojowych między obiema grupami dzieci. Natomiast okazało się, że wszystkie badane dzieci miały istotnie niższy iloraz inteligencji niż przeciętny dla populacji generalnej.

– Śliczne dzieciaki, ale z IQ na poziomie 82, 83 – mówi Hallam Hurt. – To było wstrząsające, przecież średnia wynosi 100.

Wyniki sprawiły, że badacze zainteresowali się nie tym, co różniło obie grupy, ale tym, co je łączyło: dzieci rozwijały się w biedzie. Chcąc przyjrzeć się środowisku ich życia, naukowcy odwiedzili domy z kwestionariuszem. Sprawdzali czy są tam książki dla dzieci, odtwarzacz z dziecięcymi piosenkami, zabawki edukacyjne.

Notowali czy rodzice odzywają się do swoich pociech z czułością, czy cierpliwie odpowiadają na pytania, czy przytulają, całują, chwalą. Badania pokazują, że dzieci, którym w domu poświęca się więcej uwagi i troski, mają przeciętnie wyższy iloraz inteligencji. Te rozwijające się w środowisku bardziej stymulującym pod względem poznawczym radzą sobie lepiej z zadaniami językowymi. Z kolei te, które otaczane są większą czułością, lepiej rozwiązują zadania pamięciowe.

W 13. roku życia dzieci objęte badaniem miały wykonane obrazowanie mózgu metodą rezonansu magnetycznego. Uzyskane obrazy zestawili z tymi z okresu, gdy miały one cztery i osiem lat. Okazało się, że to, ile maluchy otrzymywały czułości w wieku lat czterech, jest silnie skorelowane z wielkością hipokampu (struktura w mózgu odpowiedzialna za pamięć) w wieku lat 13. Nie stwierdzono natomiast podobnego związku między ilością otrzymywanej czułości w wieku lat ośmiu a późniejszymi rozmiarami hipokampu. To pokazuje, jak ważne jest środowisko emocjonalne, w którym rozwija się dziecko od najmłodszych lat.

Wyniki tego badania, zwanego „studium filadelfijskim”, ogłoszono w 2010 r. Badanie należało do pierwszych, które jasno dowodziły, że przeżycia we wczesnym dzieciństwie wpływają na budowę rozwijającego się mózgu. Późniejsze potwierdziły związek między społeczno-ekonomiczną sytuacją rodziny niemowlęcia a rozwojem jego mózgu.

Choć niewiarygodne możliwości naszego mózgu są z góry (genetycznie) zaprogramowane, ich ujawnianie się i doskonalenie zależy już od bodźców zewnętrznych. Im więcej badacze dowiadują się o tym, w jaki sposób w tym krótkim czasie dzieci opanowują mowę, umiejętność liczenia i rozumienia emocji tym lepiej pojmują, jak niesamowitą „maszyną do uczenia się” jest niemowlęcy i dziecięcy mózg. Jego przyszłość jest – niemal dosłownie – w naszych rękach.

Rozwój mowy u niemowlaka: jak wygląda etap językowego rozwoju dzieci?

To, że czynniki dziedziczne i środowiskowe (związane z wychowaniem) oddziałują łącznie, widać najwyraźniej w rozwoju mowy i kompetencji językowych. Jak wiele z tej umiejętności jest wrodzone, a ile wymaga nauki? Zgłosiłem się do Judit Gervain z Uniwersytetu Paryskiego im. Kartezjusza, specjalistki od neurobiologii i kognitywistyki. Spotykam się z nią na stopniach Dziecięcego Szpitala Klinicznego im. Roberta Debré w Paryżu, gdzie Gervain przygotowuje eksperyment z udziałem noworodków. Podążam za nią do sali w głębi korytarza oddziału położniczego. Pierwszy badany przyjeżdża na wózku owinięty w kocyk, za nim opiekuńczy tata. Asystent wsuwa dziecku na głowę czepek najeżony podobnymi do guzików czujnikami.

Doświadczenie ma polegać na tym, że mózg maleństwa będzie obrazowany za pomocą aparatury w trakcie odtwarzania różnych sekwencji dźwiękowych. Ale zanim doświadczenie się zaczęło, trzeba je zakończyć: noworodek wydaje z siebie serię wrzasków, dając do zrozumienia, że nie zależy mu na wniesieniu wkładu w rozwój nauki. Asystent ściąga czepek, tatuś przytula swoją kruszynkę. Po wyjściu ojca z dzieckiem Gervain wyjaśnia mi, że takie niepowodzenia się zdarzają. Na wózku wjeżdża kolejny noworodek (także w towarzystwie taty). Asystent powtarza czynności, ale tym razem badany niemowlak nawet nie mrugnie okiem. Przesypia całą procedurę.

Gervain i jej współpracownicy starają się w ten sposób sprawdzić rozwój mózgu oraz w jakim stopniu noworodki rozróżniają różne wzorce dźwiękowe. Metodą spektroskopii w bliskiej podczerwieni (NIRS) naukowcy obrazują stan mózgu niemowląt w czasie, gdy słyszą one różne następstwa dźwięków. Niektórym podaje się dźwięki z powtórzeniem, według schematu ABB, jak na przykład mu-ba-ba; inne słyszą schemat ABC, jak na przykład mu-ba-ge.

Naukowcy ustalili, że okolice mózgu odpowiedzialne za mowę i przetwarzanie wrażeń słuchowych silniej reagowały na sekwencje dźwiękowe o schemacie ABB. W dalszych badaniach stwierdzono, że mózg noworodka jest w stanie rozróżnić sekwencje dźwiękowe o schemacie AAB od tych typu ABB. Nie dość, że zauważały powtórzenia, to jeszcze były wrażliwe na to, w którym miejscu sekwencji występują. Gervain jest bardzo podekscytowana wynikami badań rozwijającego się mózgu dziecka, bo kolejność dźwięków to podstawa, na której zbudowana jest gramatyka.

– Pozycja informacji w sekwencji to klucz do języka – twierdzi. – To, czy coś jest na początku, czy na końcu, sprawia zasadniczą różnicę. Zdanie „Jan zabił niedźwiedzia” jest różne od zdania „Niedźwiedź zabił Jana”. [Warto zauważyć, że to twierdzenie Judit Gervain dotyczy wyłącznie języków pozycyjnych, jak angielszczyzna. W językach fleksyjnych, jak język polski, zdanie „Jan zabił niedźwiedzia” i „Niedźwiedzia zabił Jan”(i analogicznie) znaczą to samo, bo w polszczyźnie o znaczeniu decyduje nie szyk zdania, ale końcówki fleksyjne wyrazów [przyp. tłum.]
Fakt, że rozwijający się mózg noworodka reaguje na sekwencje dźwięków, sugeruje, że algorytm nauki języka jest wbudowany w neuronową sieć, z którą dziecko przychodzi na świat. – Przez długie lata obowiązywał pogląd linearny. Uważano, że najpierw niemowlę uczy się pojedynczych dźwięków, potem rozumie wyrazy, a później grupy wyrazów – tłumaczy Gervain. – Z ostatnich badań wynika jednak, że niemal wszystko zaczyna się rozwijać od razu. Niemowlęta od początku uczą się reguł gramatyki.

Badania pod kierunkiem Angeli Friederici, neuropsycholog z Instytutu Kognitywistyki i Neurobiologii Maksa Plancka w Lipsku, potwierdziły, że tak się dzieje. To, że dziecko tak się rozwija dowiedziono w eksperymencie z udziałem czteromiesięcznych niemowląt z rodzin niemieckich, którym puszczano nagrania obcego języka. Dzieci najpierw słyszały serię zdań po włosku, które miały dwa typy budowy: „Brat umie śpiewać” i „Siostra śpiewa”. Po trzech minutach dzieci słyszały inny zestaw zdań włoskich, wśród których były zdania gramatycznie niepoprawnie. W tej fazie eksperymentu naukowcy monitorowali aktywność mózgu niemowląt za pomocą elektrod umieszczonych na skórze głowy. W pierwszej rundzie dzieci reagowały w zbliżony sposób na zdania poprawne i niepoprawne. Ale po kilku rundach treningu dzieci wykazywały różne wzorce aktywności mózgu, gdy słyszały konstrukcje błędne. Wyglądało na to, że już po kwadransie słuchania przyswajały sobie, co jest poprawne.

– Musiały się w jakiś sposób tego nauczyć, choć nie rozumiały znaczenia zdań – przekonuje Friederici. – To jeszcze nie jest składnia. To zakodowana fonologicznie regularność.

Naukowcy wykazali, że dzieci dwuipółletnie potrafią na tyle dużo, że poprawiają błędy gramatyczne popełniane przez kukiełki. W wieku trzech lat większość dzieci ma już opanowaną znaczną liczbę reguł gramatycznych. Ich słownictwo pączkuje. Rozwój dziecięcych zdolności językowych przychodzi wtedy, gdy tworzą się nowe połączenia między neuronami, co sprawia, że mowa może być przetwarzana na różnych poziomach: dźwięku, znaczenia i składni. Naukowcy nie poznali jeszcze precyzyjnie marszruty, jaką dziecięcy mózg podąża ku lingwistycznej płynności.

Jak kontakt z ludźmi wpływa na rozwój niemowlaka?

Ponad 20 lat temu Todd Risley i Betty Hart, psychologowie dziecięcy z Uniwersytetu Kansas w Lawrence, zarejestrowali setki godzin spędzonych przez dzieci i dorosłych w 42 rodzinach o różnym statusie społeczno-ekonomicznym. Badania objęły okres rozwojowy w życiu dzieci od 9 miesięcy do ukończenia trzech lat.

Przeglądając zapisy z tych nagrań, Risley i Hart dokonali zaskakującego odkrycia. Otóż w zamożnych rodzinach, w których rodzice mieli z reguły wyższe wykształcenie, do dzieci kierowano przeciętnie 2153 wyrazy na godzinę. Natomiast dzieci z rodzin korzystających z pomocy społecznej mogły usłyszeć w ciągu godziny zaledwie 616 adresowanych do nich słów. To znaczy, że jedne usłyszały do czwartego roku życia o 30 mln wyrazów więcej niż drugie.

W biedniejszych gospodarstwach domowych rodzice wypowiadali zwięzłe, pospieszne uwagi, tymczasem w zamożniejszych rodzice wdawali się w dłuższe rozmowy z dziećmi na najróżniejsze tematy, co zachęcało je do korzystania z pamięci i wyobraźni. Maluchy z niższych warstw społeczno-ekonomicznych rozwijały się na ubogiej „diecie językowej”.

Z badań wynika, że to, jak wiele się z dziećmi rozmawia, ma dla ich rozwoju ogromne znaczenie. Maluchy, do których się więcej mówi, osiągają wyższy iloraz inteligencji w testach przeprowadzonych w wieku trzech lat i lepiej radzą sobie w szkole w wieku lat dziewięciu i dziesięciu. Rozwój dziecka w kontakcie z dużą liczbą wyrazów wydaje się łatwy. Ale – jak się okazuje – nie wystarczy gadanie z telewizora, odtwarzanie audiobooków, słowa z komputera czy smartfona, choćby nie wiem jak edukacyjne. Dowiedli tego naukowcy z zespołu Patricii Kuhl, neurobiolog z Uniwersytetu Waszyngtona w Seattle, którzy prowadzili badania na rozwijających się dziewięciomiesięcznych dzieciach.

Badacze próbowali zrozumieć, jak to się dzieje, że niemowlęta po pierwszym roku życia potrafią już wyróżniać głoski języka ojczystego. W pierwszych miesiącach życia dzieci mają zdolność rozróżniania głosek dowolnego języka. Ale w czasie rozwoju szóstego-dwunastego miesiąca zaczynają tracić umiejętność rozróżniania głosek języków obcych, za to coraz lepiej radzą sobie z głoskami języka ojczystego.

Naukowcy dziewięciomiesięcznym dzieciom z rodzin anglojęzycznych zapewniali kontakt z językiem chińskim. Jedna grupa, rozwijających się dzieci, miała kontakt z mówiącymi po chińsku instruktorami, którzy bawili się z nimi i czytali im.

– Dzieci były nimi oczarowane – mówi Kuhl. – Wpatrywały się w drzwi, z których wychodzili.

Druga grupa oglądała tych samych mówiących po chińsku instruktorów na filmie wideo. Trzeciej grupie, rozwijających się niemowląt, odtwarzano tylko ścieżkę dźwiękową. W sumie każda grupa miała 12 sesji kontaktu z językiem chińskim, po czym poddano je testowi na umiejętność odróżniania od siebie podobnych głosek tego języka.

Naukowcy oczekiwali, że ulegające rozwojowi dzieci, które oglądały filmy wideo, nauczą się mniej więcej tyle samo co te, które miały kontakt na żywo z instruktorami. Tymczasem okazało się, że różnica jest ogromna. Niemowlęta, które w trakcie eksperymentu zetknęły się z językiem przez kontakt osobisty, nauczyły się rozróżniać głoski języka chińskiego na tym samym poziomie, co niemowlęta chińskie. Ale inne badane dzieci – niezależnie od tego, czy oglądały filmy, czy słuchały tylko nagrań audio – nie nauczyły się niczego.

– Byliśmy zszokowani – przyznaje Kuhl. – To wywróciło nasze myślenie o rozwoju mózgu.

Wyniki tego, a także innych badań skłoniły Kuhl do sformułowania hipotezy „bramki społecznej”: do rozwoju mowy, zdolności poznawczych i emocji konieczny jest kontakt społeczny.

Jak pobyt w sierocińcu wpływa na rozwój mózgu dziecka?

W 2001 r. naukowcy amerykańscy objęli badaniami 136 dzieci z sześciu domów dziecka, chcąc się przekonać, jaki wpływ wywarły zaniedbania wychowawcze na rozwój dziecięcej psychiki. Zespołem kierowały trzy osoby: Charles Zeanah, psycholog dziecięcy z Uniwersytetu Tulane’a w Nowym Orleanie, Nathan Fox, psycholog rozwoju i neurobiolog z Uniwersytetu Maryland oraz Charles Nelson, neurobiolog z Harvardu. Program rozpoczęto, gdy dzieci miały niespełna dwa lata. Zdumiewający był fakt, że większość z nich nie nawiązywała żadnej więzi z opiekunkami. Gdy były smutne czy przestraszone, nie zwracały się do nich.

– Wykazywały zachowania niemal zwierzęce, których dotąd nigdy nie obserwowaliśmy: miotały się w różne strony, biły głowami w podłogę, kręciły się w kółko lub zamierały bez ruchu – opowiada Fox.Badania elektroencefalograficzne wykazało, że sygnały EEG u tych dzieci są słabsze niż u ich rówieśników w populacji generalnej. – To było tak, jakby jakimś regulatorem osłabiono im aktywność mózgu – mówi Fox.

Następnie naukowcy połowę z badanych, niepoprawnie rozwijających się dzieci, umieścili w rodzinach zastępczych wybranych przy współpracy ze służbą pomocy społecznej. Druga połowa pozostała w zakładach wychowawczych. Rodziny zastępcze otrzymywały miesięczny zasiłek, a oprócz tego książki, zabawki, pampersy i inne potrzebne rzeczy; regularnie odwiedzali je też pracownicy socjalni. Rozwój dzieci był monitorowany przez następne kilka lat, w trakcie których zarejestrowano radykalne różnice między tymi dwiema grupami.

W wieku lat ośmiu dzieci umieszczone u rodziców zastępczych jako dwulatki lub młodsze wykazywały wzorce EEG nie różniące się od typowych dla przeciętnych ośmiolatków. Natomiast te dzieci, które pozostały w domach dziecka, nadal miały słabsze sygnały EEG. Wprawdzie wszystkie badane dzieci miały mniejszą pojemność mózgu niż średnia dla populacji generalnej, ale te, które poszły do rodzin zastępczych, miały więcej istoty białej w mózgu (zawierającej aksony, przewody łączące komórki nerwowe) niż dzieci z domów dziecka.

– Sugeruje to, że więcej połączeń nerwowych wytworzyło się u dzieci umieszczonych w rodzinach – wyjaśnia Fox.

Najbardziej uderzająca różnica między obiema grupami, wyraźna już w wieku czterech lat, ujawniła się w ich rozwiniętych umiejętnościach społecznych.

– Stwierdziliśmy, że maluchy, które trafiły do rodzin, a zwłaszcza te, które zabrano z sierocińców jako najmłodsze, nawiązywały kontakt ze swoimi opiekunami tak samo, jak robią to dzieci ze zwykłych rodzin – mówi Fox. – W najwcześniejszym dzieciństwie, rozwijający się mózg jest na tyle plastyczny, że pozwala przezwyciężyć złe przeżycia.

I to, zdaniem Foxa, jest najbardziej pozytywne: niektórym szkodliwym skutkom wczesnych zaniedbań i niedostatków w opiece można zaradzić za pomocą właściwej opieki i pielęgnacji, jeśli tylko zostanie ona zapewniona w odpowiednim momencie.

Fizyczny rozwój mózgu dziecka

Przemiana grudki komórek w oseska to jeden z największych cudów życia. Ale równie cudowna jest rozwój kruchego, niezbornego noworodka w biegającego i pyskatego kilkulatka. Zbierając materiały do artykułu, miałem okazję obserwować ten cud w trakcie stawania się. Moja córka z niespokojnego zawiniątka, zdolnego jedynie do przeszywającego wrzasku sygnalizującego głód, zmieniła się w upartą trzylatkę, która nie wyjdzie z domu, jeśli nie włoży na nos okularów przeciwsłonecznych. Rozwój jej talentów umysłowych i emocjonalnych było właściwie całym łańcuchem cudów.

Różne bodźce i działania sprzyjają rozwojowi różnych obwodów nerwowych. Obwody te ulegają wzmocnieniu wskutek powtarzalnego pobudzania. Osłonka włókien nerwowych zwiększa swoją grubość na tych szlakach, które są częściej używane, wspomagając szybki przesył impulsów. Obwody nieużywane zamierają w ramach procesu optymalizacji funkcjonowania mózgu. Od ukończenia pierwszego roku życia do wieku pięciu lat, a potem znów w okresie pokwitania, mózg przechodzi takie cykle tworzenia i przycinania połączeń, a zasadniczą rolę w procesie kształtowania się trwałych obwodów nerwowych odgrywa doświadczenie.

1 z 1

Rozwój niemowlaka: co wpływa na rozwój mózgu dziecka w pierwszych latach życia? (fot. Getty Images)