Взгляд из глубины

Резник Н.Л.
(«ХиЖ», 2017, №9)

pic_2017_09_30.jpg

Фото: Jlhopgood / flickr.com

Внутриутробная жизнь полна впечатлений. Их доставляют плоду развивающиеся органы чувств. На 17-й неделе беременности будущий ребенок реагирует на громкие звуки, начиная с 18-й целенаправленно ощупывает свое тело, а если у него есть близняшка, с огромным интересом исследует соседний плод (см. «Химию и жизнь», 2011, 10). На 26-й неделе включается обоняние.

Зрение начинает функционировать позже, к концу шестого месяца: ребенок отворачивается и жмурится, если на живот матери попадает яркий свет. К 31-й неделе глаза полностью сформированы, во сне закрыты, во время бодрствования открыты, плод периодически моргает, а на яркий свет реагирует сужением зрачка. Он мог бы, наверное, рассматривать свои ручки и ножки, если бы туда, где он находится, проникало достаточно света. Но ведь в материнской утробе обычно темно? В этом случае складывается парадоксальная ситуация: плод в состоянии осязать, слышать и обонять, а видеть не может, несмотря на полностью развитую зрительную систему. А о том, что она развита, говорят наблюдения за детьми, родившимися досрочно, через 30—32 недели беременности. В этом возрасте они, как и зрелые младенцы, уже фиксируют взгляд на предметах, которые привлекают их внимание.

Пренатальный сенсорный опыт может влиять на поведение новорожденных, становление их социальности и когнитивных способностей, неудивительно, что внутриутробное развитие органов чувств привлекает внимание психологов. Несколько лет назад доцент Туринского университета, психолог Марко дель Джудиче опубликовал статью под названием «Один в темноте?» («Developmental Psychobiology» 2011, 53, 214—219, doi: 10.1002/dev.20506). Ученого интересовало, сколько света на самом деле проникает в матку и что там можно разглядеть.

pic_2017_09_31-1.jpg

1. Количество света в матке зависит от наружного освещения, толщины материнских тканей и одежды. Влияние одежды показывает серая область между пунктирными линиями. Верхняя линия — одежды нет, нижняя линия — один слой плотной, темной ткани

Марко дель Джудиче измерил количество света, проходящее через разные биологические ткани (кожу, жировую прослойку и мускулатуру) и через разные виды одежды, и на основании полученных данных рассчитал внутриутробную освещенность. Ткани он использовал птичьи, причем для консультации пригласил врача, который помог выбрать образцы, по цвету и текстуре более всего напоминающие жир и мышцы человека. В последнем триместре беременности, когда материнский живот растягивается, общая толщина тканей у большинства женщин варьирует от 20 до 40 мм, включая стенку матки. Кроме того, имеет значение цвет материнской кожи. Модель предполагает, что кожа светлая и сквозь нее до плода дойдет от 1 до 0,1% света, в зависимости от толщины тканей (рис. 1).

Исследования новорожденных, в том числе появившихся на свет раньше срока, показали, что они лучше всего видят при 50 лк — так освещает комнату тусклая лампочка. Минимальная освещенность, при которой младенец (и плод) в состоянии что-то разглядеть, —10 лк; взрослый при таком свете разбирает коротенький текст. Согласно данным Марко дель Джудиче, в комнате при искусственном освещении плоду темно, даже если его мать совсем худенькая и полностью обнажена. Но днем в матку проникает немного света, если женщина сидит у окна. На прямом солнце света у плода с избытком.

Другой важный фактор — одежда, чем она легче, тем больше света пропускает. В зимний день, каким бы солнечным он ни был, ни один лучик не пробьется сквозь свитер и теплое пальто. Так что в холодное время года плоду светлее всего в теплой комнате у окна. Зато летним днем количество доступного света составляет 100—300 лк, как в ярко освещенной комнате, что для глаз плода может быть даже чересчур. Оптимальную освещенность будущему малышу можно обеспечить, опять-таки удалившись в комнату к окошку.

Исследователь признает, что его модель приблизительная. Расчеты сделаны для всего видимого спектра, однако мышечная ткань лучше всего пропускает красный свет, который преимущественно и воспринимают глаза плода. Кроме того, надо учитывать положение плода: не всегда он повернут головой вниз и лицом к материнской спине. Тем не менее эти детали не влияют на главный вывод: будущие младенцы, в зависимости от времени года, на которое пришлись последние два месяца беременности, живут при избыточном либо оптимальном освещении или почти в полной темноте. Вопрос в том, как это сказывается на постнатальном развитии.
Возможно, ранняя зрительная стимуляция влияет на формирование зрения младенца и на связанное с ним поведение, хотя нет явных доказательств, что это действительно так. Если плод в последние месяцы беременности видит собственные движения, это может ускорить развитие определенных отделов нервной системы, в частности зеркальных нейронов. Эти клетки возбуждаются, когда человек выполняет какое-то действие или наблюдает, как его выполняют другие. Так ребенок адаптируется, осваивает новые навыки, повторяя чужие манипуляции. Известно, что новорожденные в первые недели жизни различаются умением координировать движения. Кому-то это удается лучше, кому-то хуже. Не исключено, что индивидуальные различия связаны с дородовым опытом, но, повторим, это лишь предположения. Как влияет на развитие плода избыток света, тоже неизвестно. И пока ученые все эти вопросы не прояснят, у женщин нет оснований выставлять свой живот на окно или, напротив, укрывать, словно клетку с попугаем.

Первый зрительный стимул, на который явно реагирует новорожденный, — лицо. На лицах и напоминающих лица фигурах младенцы фокусируют взгляд, отдавая им предпочтение перед другими объектами. Это жизненно важный социальный навык, и принято считать, что он развивается в результате быстрого раннего обучения. Но что, если он формируется еще в материнской утробе в последнем триместре беременности? Зрительная система к этому времени развита, света для ее стимуляции может быть достаточно, и сформировано верхнее двухолмие — структура среднего мозга, контролирующая движение глаз. Раз преждевременно родившиеся 30-недельные младенцы распознают лица, почему бы и плоду в том же возрасте этого не уметь? Если гипотеза верна, плод будет поворачивать голову в ответ на стимулы, напоминающие лицо, а на перевернутые изображения реагировать не станет.

Так рассуждали британские исследователи под руководством профессора Ланкастерского университета Винсента Рейда, психолога («Current Biology», 2017, 27, 1825—1828,doi:10.1016/j.cub.2017.05.044). Чтобы проверить свою гипотезу, им нужно было, во-первых, предъявить плоду соответствующее изображение, а во-вторых, проследить, как он поворачивает голову. К счастью, современные технологии позволили решить обе задачи.

pic_2017_09_31-2.jpg

2. Стимул в правильной (сверху) и перевернутой ориентациях. Слева показаны три кружка на коже матери, справа — они же с точки зрения плода. Пройдя через кожу и жировую ткань, круги имеют около 12 мм в диаметре.

Роль стимула выполнял треугольник из трех точек, высвеченных на материнском животе красным лазером с длиной волны 650 нм. Диаметр одной точки составлял 2 мм, расстояние между ними — 15 мм (рис. 2). Приняв толщину материнских тканей равной 30 мм, исследователи учли светорассеяние и рассчитали картинку, которую видит изнутри плод. Яркость красных пятен варьировала от 16 до 34 лк, то есть находилась в диапазоне оптимального восприятия зрительной системы плода. За поведением младенца в матке следили с помощью четырехмерного ультразвукового сканирования, которое позволяет не только увидеть объемное изображение плода, но и наблюдать в реальном времени его движения и мимику.

Ученые обследовали 83 плода возрастом от 231 до 252 дней. Толщина материнской ткани составила от 13,1 до 69,7 мм, среднее значение — 27,47 мм. Все младенцы были здоровы, беременности — одноплодные, без патологий, матери не страдали излишним весом. Во время обследования участниц просили не разговаривать и, по возможности, не шевелиться. Сначала экспериментаторы определили положение головы плода и проецировали треугольники на материнский живот с той стороны, где находится лицо, так что стимулы были хорошо видны. Затем изображение двигали вдоль материнского живота, уводя от плода со скоростью примерно 1 см/сек. Движение продолжалось пять секунд. Скорость выбирали, исходя из размеров живота, на который проецировали треугольник, и пространства внутри матки, в котором может двигаться плод. Этот процесс повторяли неоднократно, а затем демонстрировали треугольник в другой ориентации.

Ученым удалось наблюдать реакцию лишь 39 плодов. В остальных случаях либо изображение оказалось нечетким, либо младенцы спали и красных точек не видели. Оказалось, что малыши поворачивали голову за лицеподобным треугольником в 2,5 раза чаще, чем за перевернутым. Отворачивались от такого стимула очень редко. Если треугольник был перевернут, от него отворачивались столь же часто, что и провожали глазами. Следовательно, плод в последнем триместре беременности уже интересуется фигурами, напоминающими лицо, но не лицо перевернутое. После рождения ему не нужно набираться опыта, чтобы выделять лица среди других объектов. Этой способностью он уже обладает, она врожденная.

Воздействие света на мозг человеческого плода изучали и раньше, однако не обнаружили, чтобы он воспринимал изображение. Возможно, дело в том, что плоду предъявляли слишком сложные стимулы. Три яркие точки оказались в самый раз.

Впрочем, британские психологи отмечают, что, хотя плод и реагирует на лицеподобный стимул так же, как родившийся младенец, разница все же есть. Внутрь проникает только красный свет, а снаружи картина иная. Видеть настоящие лица и реагировать на них плод не может.

Тот факт, что плоду доступны слуховые, обонятельные и зрительные стимулы, изменил представление специалистов о пренатальной жизни. Плод активно исследует окружающую среду и обучается, что и для ученых открывает широкое поле деятельности. Четырехмерное ультразвуковое сканирование позволило наблюдать поведение плода в последнем триместре беременности, возможно, оно окажется полезным и на более ранних сроках. Полный приключений внутриутробный мир ждет своих исследователей.

Разные разности

29.11.2017

«Опять ящик консервов, второй за месяц, небольшая вроде собачка, а сколько лопает», — любя ворчим мы на питомца. Сколько они лопают, подсчитал Грегори Окин из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе. Правда, пока только для американских собак и кошек.

>>
28.11.2017

Героизм невыгоден. Зачем умирать, когда ты не услышишь, как тебя за это хвалят, не сможешь больше приносить пользу своему делу? А если еще и родные пострадают — да стоит ли этого хоть одна святая цель?.. И все же есть люди, готовые погибнуть во имя такой цели. Калькулятор в голове перестает работать, когда в него вводят бесконечно большое число «высшей ценности».

>>
07.11.2017 10:00:00

...в США проект гражданской науки Citizen Continental-America Telescopic Eclipse собрал наблюдения затмения Солнца 21 августа с 55 телескопов, что позволило создать высококачественный видеоролик о солнечной короне («Nature», 2017, 548, 7669, 504—505, doi: 10.1038/548504a)...

>>
26.10.2017 10:00:00

Не секрет, что во всем мире есть группы людей, которые пытаются судить о человеке не по его талантам, а по той крови, что течет в его жилах. Одно время было популярно измерять форму черепа или носа, но этих измерителей ждал печальный конец. Теперь же появился абсолютный маркер – личный геном.

>>
25.10.2017 10:00:00

Удаленная работа бьет по транспорту — человек не ездит на службу, соответственно, не покупает ни билеты на автобус и метро, ни автомобиль. Сейчас наметилась еще одна жертва цифровой экономики — владельцы офисных помещений: многие работники свободных профессий отказываются от найма офисов и перемещаются в кафе.

>>