Ученые выяснили, как ранние способности связаны с развитием мозга подростков

23 октября. ПРАВМИР. Исследование с участием более 10 тысяч детей, которых наблюдали на протяжении нескольких лет, показало связь подвижного интеллекта с изменениями серого и белого вещества. Ученые проследили, как развивается мозг с девяти лет до подросткового возраста, пишет «Наука Mail».

Исследователи пришли к выводу, что дети с высокими показателями некоторых когнитивных способностей отличаются темпами изменений серого и белого вещества мозга в подростковом возрасте. Результаты обнародованы в журнале Developmental Cognitive Neuroscience.

Исследователи из Королевского колледжа Лондона Фиби Томсон, Филип Шоу и Дивьянгана Ракеш пользовались данными масштабного американского проекта Adolescent Brain Cognitive Development. В анализ вошли 10 495 детей, которых обследовали в четыре этапа, начиная примерно с 9–10 лет и до середины подросткового возраста.

В начале исследования участники прошли тесты на три вида когнитивных способностей. Подвижный интеллект оценивал умение решать новые задачи, запоминать и быстро обрабатывать информацию. Кристаллизованный интеллект показывал накопленные знания, словарный запас и понимание прочитанного. Матричное мышление проверяло умение находить закономерности в визуальных образах и решать абстрактные задачи.

Развитие мозга оценивалось с помощью трех видов МРТ: структурной, диффузионной и функциональной в состоянии покоя. Это дало возможность проследить изменения серого вещества, микроструктуры белого вещества и взаимодействия между мозговыми сетями. Исследователи также учитывали пол участников, социально-экономическое положение семей и различия между МРТ-сканерами.

У участников с более высокими начальными показателями подвижного интеллекта объем и площадь серого вещества сокращались быстрее. Особенно заметным это соотношение было в лобной доле, участвующей в сложном мышлении и принятии решений. При этом значимой связи между когнитивными показателями и изменением толщины коры обнаружено не было.

Сокращение серого вещества само по себе не указывает на ухудшение работы мозга. В подростковом возрасте он подвергается перестройке: в частности, происходит синаптический прунинг — устранение части нервных связей. Однако исследование выявило связь исходных способностей с темпами структурных изменений, а не доказало, что ускоренное сокращение ткани обязательно означает более эффективную работу мозга.

Другая закономерность обнаружилась для белого вещества. Дети с высокими результатами тестов на матричное мышление изначально имели более высокие показатели его структурной целостности, но потом эти показатели росли медленнее и на протяжении более длительного времени. Для оценки применялась фракционная анизотропия — показатель направленности движения молекул воды по нервным волокнам, помогающий судить об их микроструктуре.

Изменения коснулись и функциональных связей между мозговыми сетями. У участников с более низкими начальными когнитивными показателями связность между разными сетями со временем усиливалась. У детей с высокими показателями такого общего усиления не было: некоторые сети, которые обычно становятся более независимыми в подростковом возрасте, разобщались быстрее. Кроме того, более высокие результаты тестов на накопленные знания и матричное мышление были связаны с более четким разделением сетей внутреннего мышления и внимания.

Авторы подчеркивают, что исследование указывает на взаимосвязь, но не доказывает, что высокий интеллект непосредственно вызывает определенные изменения мозга. На оба процесса могут влиять общие факторы, в частности генетика и окружающая среда.

Кроме того, данные последнего этапа наблюдений были неполными, поэтому исследователи преимущественно использовали линейные модели. Поскольку мозг не всегда развивается равномерно, дальнейшие исследования с расширением возрастного диапазона помогут точнее описать эти процессы.

Фото: magnific.com