На сегодняшний день мало что известно о нейронных основах познания у нормально развивающихся детей.
Для того чтобы устранить нейронные цепи, лежащие в основе когнитивного развития, необходимо средство оценки физиологического хода развития поведения.
С появлением визуализации, зависящей от уровня оксигенации крови (BOLD), область магнитно-резонансной томографии была открыта для решения вопросов мозга и поведения, обусловленных развитием. Эта методология основана на том, что гемоглобин становится сильно парамагнитным в своем дезоксигенизированном состоянии.
Поэтому деоксигенизированный гемоглобин может использоваться в качестве естественного контрастного вещества, при этом высокооксигенизированные участки мозга генерируют больший магнитно-резонансный сигнал (МРТ), чем участки с меньшим содержанием кислорода.
Этот метод устраняет необходимость в экзогенных контрастных веществах, в том числе радиоактивных изотопах.
Учитывая длительное физиологическое развитие и организацию префронтальной коры головного мозга в детстве, задачи, которые, как полагают, включают этот регион, идеально подходят для исследования развития с помощью этой методологии. Когнитивные процессы, которые приписываются префронтальной коре, включают рабочую память, подавление реакции и распределение внимания.
Память, подавление и внимание часто рассматриваются как три различных психологических конструкта. Однако некоторые аспекты этих когнитивных процессов могут быть частью одной конструкции или общей базовой схемы.
Например, память и подавление участвуют в поддержании информации в том смысле, что, когда соответствующая информация представлена и сохранена в памяти, конкурирующие представления или воспоминания впоследствии подавляются.
Аналогичным образом, селективное внимание и торможение являются частью схожего конструкта в том смысле, что, когда мы присутствуем на соответствующем событии, другие заметные и конкурирующие, но все же не относящиеся к делу события подавляются в пользу соответствующего события.
Аналогичным образом, избирательное внимание и память могут представлять собой единую конструкцию в том смысле, что классическое описание рабочей памяти включает компонент, называемый центральным исполнительным органом, который распределяет ресурсы для участия на соответствующие мероприятия. Поэтому память может быть определена отчасти как выборочное распределение внимания к соответствующим событиям или представлениям.
Этот компонент рабочей памяти существенно не отличается от селективного внимания. Возможно, общим компонентом дублирования в трех предыдущих примерах психологических конструкций внимания, памяти и торможения является предполагаемое наличие мешающей или конкурирующей информации. В случае повышенного внимания, помехи могут быть вызваны одновременным вводом или выводом. В случае с памятью, помехи могут быть вызваны конкурирующими воспоминаниями/представлениями. Если вмешательство отсутствует, то ингибирующие процессы, по-видимому, не нужны, и конструкцию внимания и памяти легче различить.
Один из отличительных компонентов находится во временной области, при этом внимание сосредоточено главным образом на текущей информации и памяти, связанной с прошлой информацией. При вмешательстве конкурирующих источников определения внимания и памяти менее дискретны, поскольку их можно определить как способность представлять значимые события в присутствии заметных, конкурирующих и убедительных, но в остальном не относящихся к делу событий.
Как игнорировать и выбирать из конкурирующих источников информации (выбор стимулов), или из конкурирующих альтернативных вариантов реагирования (выбор ответа), или, что самое главное, игнорировать или блокировать поведение или реакцию вообще (осуществление реагирования)?
Этот вопрос предполагает, что торможение может происходить на разных этапах внимательной обработки (т.е. при выборе стимула, при выборе ответа или во время выполнения ответа), а также в памяти различных типов информации (например, наборы стимулов, поведенческие наборы). Таким образом, внимание и память включают в себя тормозные процессы, когда есть вмешательство от конкурирующих источников.
С точки зрения развития, представляющие интерес тормозные процессы такого рода представляют собой интерес, поскольку они участвуют как в когнитивном, так и в социальном обучении на протяжении всего детства и подросткового возраста. Зачастую термины "сдерживающий контроль" и "поведенческое регулирование" используются для описания тормозных процессов в когнитивном и социальном развитии.
С клинической точки зрения, тормозные процессы важны, поскольку они нарушены в ряде расстройств развития, которые имеют в качестве основного дефицита проблемы, препятствующие ненадлежащему поведению и мыслям (например, дефицит внимания, гиперактивность расстройство, навязчивое компульсивное расстройство, и синдром Туретта). Интересно, что префронтальная кора и связанные с ней схемы были причастны к этим нарушениям развития.
Как префронтальная схема соотносится с нормальным развитием тормозных процессов?
Здесь вполне может быть сделан акцент на роли префронтальной коры головного мозга в поддержке различных типов информации (например, вербальной, пространственной, двигательной, эмоциональной) против вмешательства со временем и/или от конкурирующих источников. Ряд классических исследований в области развития показали, что эти процессы, связанные с памятью и вниманием, развиваются в детстве и подростковом возрасте. Кроме того, сходящиеся доказательства длительного развития и организации префронтальной коры в детстве и подростковом возрасте могут предполагать важную параллель между развитием мозга и когнитивным развитием.
Наиболее существенная разница между развитием префронтальной коры по сравнению с другими регионами коры головного мозга (например, зрительная кора) заключается в плато и постепенном снижении количества синапсов в молодом взрослом возрасте. Это снижение синаптической плотности происходит постепенно в позднем детстве и подростковом возрасте и совпадает с постоянным развитием когнитивных способностей.
Соответственно, увеличение когнитивных способностей в детстве может совпадать с постепенной потерей, а не с образованием новых синапсов и, возможно, с укреплением оставшихся синаптических связей. Эти процессы могут представлять собой поведенческие и, в конечном счете, физиологическое подавление конкурирующего, неактуального поведения. Можно представить себе, что реагирование на конкретное событие в окружающей среде будет ускоряться с повторным воздействием и последующим укреплением связи между этим событием и реагированием. На физиологическом уровне это может быть отражено в наблюдении, что "нейроны сжигают провода вместе".
Одновременно, возможно, ослабляется конкурентное, но менее частое поведение. При одновременной миелинизации соединительных волокон можно начать понимать факторы, которые могут способствовать изменению скорости обработки информации, наблюдаемой в детстве и подростковом возрасте.
Как знание того, где находится функция (например, внимание или память) в мозгу, улучшает наше понимание поведения?
Одним из вкладов знания того, где находится та или иная функция мозга, является то, что она помогает сдерживать наши теории и модели поведения. То, что мы знаем об анатомии, физиологии и соединительной схеме конкретного региона, может дать представление о поведении или конструкции, представляющей интерес. В какой степени психологические конструкции уникальны или пересекаются (например, память и торможение) могут быть частично определены тем, имеют ли эти функции пересекающиеся или уникальные области деятельности мозга. Ряд нормативных педиатрических исследований МРТ педиатрии рассмотрели префронтальную активность коры головного мозга у детей во время задач памяти и внимания.
В самом деле, первое опубликованное педиатрическое исследование МРТ изучал префронтальной активации коры головного мозга у детей, выполняющих задачу рабочей памяти. Одной из центральных тем является важность изучения функционального развития префронтальной коры головного мозга и связанных с ней схем в контексте когнитивного развития, особенно в отношении памяти и внимания.
Это важно по ряду причин:
⦁ Во-первых, как отмечалось ранее, наблюдается значительное развитие и организация префронтальной коры головного мозга в детстве и подростковом возрасте.
⦁ Во-вторых, когнитивные процессы, такие как память и внимание, которые были приписаны префронтальной коре, по-видимому, развиваются в течение этого периода.
⦁ В-третьих, префронтальная кора и связанные с ней схемы были вовлечены в ряд нарушений развития, которые включают нарушение внимания и памяти в контексте вмешательства (например, дефицит внимания, гиперактивность расстройство, аутизм).