Vývojové neurofyziologické změny

Vývojové neurofyziologické změny

#Zvyšování neuronální složitosti

Během prvních dvou let po narození dochází k nárůstu množství spojení v neuronální síti mozku. V této rané periodě rychlého růstu se nevytvářejí žádné nové nervové buňky - růst, k němuž dochází, zahrnuje dendritický a axonální růst existujících neuronů. Projevuje se zde zřetelně princip „Užívej, nebo ztrať“ - buňky, které nejsou potřebné a netvoří spojení s ostatními, vlastně odumírají. Podobně synaptická spojení mezi neurony, která se nepoužívají, ochrnou. Po několika prvních letech se neuronální růst a vývoj dramaticky zpomaluje. Ve skutečnosti 90 % neuronálního růstu končí dosažením věku šesti let, což dokládá i to, že kritické období pro získávání jazykových schopností se s tímto obdobím shoduje. Složitost získávání jazykových schopností pravděpodobně vyžaduje zvýšenou tvárnost a flexibilitu raně se vyvíjejícího nervového systému. Jak změny na mikroúrovních, tak makroúrovních vykazují nárůst složitosti v průběhu vývoje.

#Zrání struktur centrální nervové soustavy

Kapitola 2 (obr. 2.10) ilustruje změny mozkové struktury na makroúrovni, které se objevují během prenatálního vývoje. Při narození je mozkový kmen (který zahrnuje zadní mozek, střední mozek a část předního mozku) téměř plně vyvinut.[1] Nicméně určitý subkortikální vývoj pokračuje a má vliv na kognitivní vývoj po narození. Například zlepšení v úlohách vyžadujících znovupoznání zřejmě korespondují s dozráváním hipokampu (Diamond, 1990). Při srovnání se subkortikálními strukturami je mozková kůra stále hodně nevyvinutá.

Mozkové oblasti, které se vyvíjejí po narození nejrychleji, jsou smyslová a motorická kůra, teprve později oblasti vztahující se k řešení problémů, usuzování, paměti a jazykovému vývoji. Předchozí části této kapitoly už naznačily, že fyziologický materiál, jímž myslíme, se musí stávat postupně složitějším a že senzomotorický vývoj předchází složitějším poznávacím procesům.

Podobně fyziologické změny ve frontálních lalocích jsou paralelní ke kognitivním změnám. U malých dětí dozrávání frontálních laloků odpovídá kognitivnímu vývoji v této periodě podle Piageta (Diamond, 1993; také viz Goldman-Rakic, 1993). Studie využívající evokovaných potenciálů ukazuje, že v pozdějším vývoji je dozrávání frontálních laloků spojeno se schopností číst a že určitá úroveň zralosti je pro dobré osvojení čtení nezbytná. Nicméně nad touto základní úrovní souvisely rozdíly ve čtecích schopnostech s rozdíly v hemisférové specializaci pro jazykové schopnosti (Segalowitz, Wagner a Menna, 1992).

Obzvláště zajímavá zjištění vztahující se k specializaci hemisfér mohou také nabídnout náhled do problematiky studia kognitivního vývoje. Některé výzkumy Roberta Thatchera a jeho kolegů, kteří hodnotili záznamy EEG od 577 lidí, jejichž věk se pohyboval od dvou měsíců do rané dospělosti, ukazují odlišné vývojové změny v pravé a levé mozkové hemisféře (Thatcher, Walker a Giudice, 1987). V pravé hemisféře se objevují kontinuální pozvolné změny, jež souvisí s věkem. Avšak v levé hemisféře se vyskytují prudké posuny, přinejmenším v období rané dospělosti (obr. 13.5).

@Obr. 13.5 (Obr. 13.5): Vývojové změny v mozkových vlnách

Tento graf vývojových změn v záznamech EEG ukazuje zvýšenou elektrickou aktivitu v obou mozkových hemisférách. Zatímco vývoj v levé hemisféře je přerušovaný - ukazuje nárůsty a poklesy, vývoj v pravé hemisféře je nepřerušovaný. (Podle Thatcher, Walker Giudice 1987)@@

Další studie strukturálního vývoje (vývoje architektury mozku) a záznamů EEG zjistily rozdíly mezi růstem synaptických spojení v levé a pravé hemisféře - vývoj v jedné hemisféře postupuje během určitého období rychleji než v druhé, poté se rychlejší vývoj „přepne“ do druhé hemisféry. Tato asymetrie by mohla být pravděpodobně základem pro hemisférové rozdíly u dospělých lidí - dominantní postavení levé hemisféry při určitých jazykových schopnostech může odrážet skutečnost, že tyto znalosti byly nabyty právě v době, kdy dominoval růst v levé hemisféře. Podobně může existovat vztah mezi individuálními rozdíly v relativních načasováních období, v nichž docházelo k získávání schopností, a hemisférovou dominancí. Kromě toho, přední části frontálních laloků mohou skrze spojení se zadními částmi regulovat synaptickou reorganizaci zadních oblastí. Nedochází tedy jen ke změnám zleva doprava, ale také zepředu dozadu (Thatcher, 1991, 1992, 1994).

Badatelé studující vývojové tendence ve fyziologii mozku přicházejí jak s dobrými zprávami, které se týkají růstu kognitivních schopností, tak se zprávami špatnými. Mezi vrcholem našeho neuronálního růstu (v rané dospělosti) a věkem přibližně 80 let ztrácíme okolo 5 % mozkové hmotnosti. Nicméně změny v neuronálních spojeních pomáhají nahrazovat ztrátu buněk (Coleman a Flood, 1986). Během života naše mozky vykazují kontinuálně rostoucí specificitu neuronálních spojení (pokud zůstaneme duševně aktivní a netrpíme abnormálními patologiemi). To, co mohou tyto fyziologické změny znamenat pro kognitivní vývoj během dospělosti, je tématem následujícího oddílu.