Как бедность влияет на мозг.
Исследование в Бангладеш может доказать как влиют недоедание, антисанитария и другие проблемы на развитие детей.
На фото ребенок подвергается электроэнцефалографии для измерения электрической активности мозга.
В конце 1960-х годов группа исследователей начала раздавать пищевую добавку семьям с маленькими детьми в сельской Гватемале. Они проверяли предположение, что обеспечение достаточного количества белка в первые несколько лет жизни уменьшит частоту задержки роста.
Так оно и было. Дети, получившие добавки, выросли на 1 - 2 сантиметра выше, чем в контрольной группе. Но кроме того, дети, получившие добавленное питание, продолжали показывать большие результаты в чтении и знаниях в подростковом возрасте, и когда исследователи вернулись в начале 2000-х годов, женщины, получившие добавки в первые три года жизни, прошли больше обучения, а мужчины имели более высокие доходы.
«Если бы не было этих наблюдений, это исследование, вероятно, было бы в значительной степени забыто», - говорит Рейнальдо Марторелл, специалист по питанию матери и ребенка в Университете Эмори в Атланте, штат Джорджия, который провел последующие исследования. Также он говорит, что выводы заставили финансовые учреждения, такие как Всемирный банк, подумать о ранних мероприятиях по питанию в качестве долгосрочных инвестиций в здоровье человека.
Выявлено, что замедленный рост на раннем этапе жизни является признаком неблагоприятных условий, таких как плохая диета и регулярные кишечные заболевания, и это является предсказателем интеллектуального дефицита и смертности. Но не всегда отставание в росте, которое встречается у 160 миллионов детей во всем мире, связано с этими плохими причинами. Теперь исследователи пытаются выявить связь между ростом и неврологическим развитием. Является ли плохое питание единственным виновником? Как насчет эмоционального пренебрежения, инфекционных заболеваний или других проблем?
Шахрия Хафиз Какон работает в трущобах Дакки, Бангладеш, где около 40% детей затормозили рост в возрасте до двух лет. Будучи медицинским офицером Международного центра исследования кишечных заболеваний, Бангладеш, в Дакке, она возглавляет первое в истории исследование мозга детей с низким ростом. «В Бангладеш появилась новая идея для проведения исследований мозга," - говорит Какон.
Исследование также новаторское и в других отношениях. Финансируемый Фондом Билла и Мелинды Гейтс в Сиэтле, штат Вашингтон, оно является одним из первых исследований, посвященных тому, как мозг детей в развивающихся странах реагируют на неблагоприятные условия. И он обещает предоставить важную базовую информацию о развитии и когнитивных характеристиках детей в раннем возрасте.
Какон и ее коллеги провели тесты на магнитно-резонансной томографии (МРТ) на двух- и трехмесячных детях и идентифицировали области мозга, которые меньше у детей с низким ростом, чем у других. Они также используют электроэнцефалографию (ЭЭГ).
«Мозговая визуализация может быть полезной, как способ увидеть, что происходит в мозге маленьких детей," говорит Бенджамин Крукстон, ученый-медик из Университета Бригама Янга в Прово, штат Юта, который руководил исследованиями в Перу и других странах, которые сообщили о связи между замедлением роста и когнитивными нарушениями.
В 2006 году Всемирная организация здравоохранения сообщила об обширном исследовании для измерения роста и веса детей при рождении и в возрасте пяти лет в Бразилии, Гане, Индии, Норвегии, Омане и Соединенных Штатах Америки.
Результаты показали, что здоровые, сытые дети во всем мире следуют очень похожей закономерности роста, и ВОЗ установила ориентиры для нетипичного роста. Замедленный рост, по мнению ВОЗ, определяется как два стандартных отклонения ниже средней высоты для определенного возраста.
Эти контрольные показатели помогли повысить осведомленность о задержке роста. Во многих странах более 30% детей в возрасте до пяти лет соответствуют этому определению; в Бангладеш, Индии, Гватемале и Нигерии - более 40%. В 2012 году растущий консенсус относительно последствий задержки роста побудил ВОЗ к 2025 году сократить число детей в возрасте до пяти лет с замедленным ростом на 40%.
Исследователи поняли, что, даже когда официальные лица начали предпринимать действия, остались серьезные пробелы в протоколах для выявления проблем, связанных с задержкой роста. Многие исследования развития мозга основывались на тестах памяти, речи и других когнитивных функций, которые плохо подходят для очень маленьких детей. Родители и врачи должны ждать, что когда дети в школе не заметят какие-либо различия, будет слишком поздно вмешиваться.
Фонд связал команду Дакки с Чарльзом Нельсоном, педиатрическим неврологом в Бостонской детской больнице и Гарвардской медицинской школой в Массачусетсе. У него был опыт в области визуализации мозга - и в детстве. В 2000 году он начал исследование, посвященное развитию мозга детей, выросших в строгих румынских приютах. Хотя там кормили и заботились, у детей почти не было стимуляции, социального контакта или эмоциональной поддержки. Многие из них испытывают долгосрочные когнитивные проблемы.
Работа Нельсона показала, что мозг сирот несет следы последствий социальных проблем. МРТ показала, что к восьми годам они имели меньшие области серого и белого вещества, связанные с вниманием и речью, чем дети, воспитанные их биологическими семействами. Некоторые дети, которые переехали из детских домов в приемные дома в младшем возрасте, избавились от некоторых недостатков.
Дети в исследовании Дакки имеют совершенно другое воспитание. Они окружены достопримечательностями, звуками и большими семьями, которые часто живут вместе в трудных условиях. "Это противоположность детей, лежащих в кроватке, которые каждый день смотрят на белый потолок», - говорит Нельсон.
Но дети из Бангладеш подвержены неадекватному питанию и антисанитарии. Еще не было исследовано влияние таких условий на развитие головного мозга.
К началу 2015 года команда Нельсона и исследователи из Бангладеш превратили клинику Дакка в современную лабораторию.
Для их ЭЭГ оборудования им приходилось найти комнату без проводов в стенах и без кондиционеров, которые могли бы помешать способности устройства обнаруживать активность в мозге.
Исследователи также создали комнату для функциональной ближне-инфракрасной спектроскопии (Functional Near-Infrared Spectroscopy, fNIRS), в которой к голове детей прикрепляют повязку с датчиками, и происходит измерение кровотока в головном мозге. Эта методика дает информацию о деятельности мозга, подобной той, которая получена от функциональной МРТ, но не требует томографа, и дети не должны оставаться неподвижными. FNIRS используется у младенцев с конца 1990-х годов, и теперь он приобретает популярность в условиях низкого дохода.
Исследователи также выполняют МРТ. На настоящее время они отсканировали 12 детей в возрасте от 2 до 3 месяцев с замедленным ростом. Подобно румынским сиротам и детям, растущим в условиях нищеты в развитых странах, у этих детей объем серого вещества был меньше, чем у группы из 20 детей нормальным ростом. «Невероятно плохо, - говорит Нельсон, - видеть эти различия в таком молодом возрасте. Трудно сказать, какие области мозга поражены у таких детей, но меньшее количество серого вещества связано с худшими оценками в тестах речи и визуальной памяти в шесть месяцев.
Примерно 130 детям в исследовании Дакки провели тесты FNIRS в возрасте 36 месяцев, и исследователи увидели различные закономерности активности мозга у лиц с задержкой роста и другими неблагоприятными последствиями. Чем ниже ростом были дети, тем больше у них было мозговой активности в ответ на образы и звуки не социальных стимулов. Дети с более высоким ростом лучше ответили на социальные стимулы. "Это может спровоцировать задержки в процессе, посредством которого области мозга становятся специализированными для определенных задач," говорит Нельсон.
ЭЭГ обнаружила более сильную электрическую активность среди детей с замедленным ростом, а также ряд мозговых волн, которые отражают решение проблем и связь между областями мозга. Это стало неожиданностью, поскольку исследования у сирот и бедных детях обычно обнаруживают заниженную активность. Расхождение может быть связано с различными типами невзгодов, с которыми сталкиваются дети в Дакке, включая отсутствие продовольственной безопасности, инфекции и матери с высоким уровнем депрессии.
Команда Нельсона пытается выяснить какие формы неблагоприятных условий больше всего ответственны за различия в активности мозга среди детей Дакки. Усиленные электрические сигналы в тестах ЭЭГ тесно связаны с увеличением воспалительных маркеров в крови, что, вероятно, отражает большую подверженность кишечным инфекциям.
Если это будет продолжаться, и будет проверено больше детей, это может указывать на важность улучшения санитарии и сокращения желудочно-кишечных инфекций. Или материнская депрессия может оказаться тесно связанной с развитием мозга, и в этом случае помощь матерям может быть столь же важна, как и обеспечение того, чтобы у их детей было хорошее питание. «Мы еще не знаем ответов," - говорит Нельсон.
Участникам, прошедшим тестирование через 36 месяцев, исполнилось около 5 лет, и команда готовится принять некоторые последующие измерения. "Это даст представление о том, продолжается ли развитие мозга детей по одной и той же закономеронсти,"-говорит Нельсон. Исследователи также дадут пятилетние тесты IQ и школьной готовности, чтобы оценить, были ли предыдущие измерения прогностическими показателями школьной успеваемости.
Одной из проблем таких исследований является то, что ученые все еще пытаются выяснить, как выглядит нормальное развитие мозга.
За несколько лет до начала исследования в Дакке группа британских и гамбийских исследователей проводила ЭЭГ и fNIRS тестирование детей в сельской Гамбии в течение первых двух лет жизни. Они также были профинансированы Фондом Гейтса.
Подобно исследованию в Дакки, исследователи рассматривают, как развитие мозга связано с рядом мер, включая питание и взаимодействие между родителями и детьми. Но одновременно они пытаются определить стандартную траекторию функции мозга для детей.
"Одна из надежд на исследование в Дакке и мотивация его финансирования состоит в том, что он выявит различные модели в мозге младенцев, которые в будущем прогнозируют плохие результаты и могут быть использованы для определения того, работают ли вмешательства," - говорит Джефф Мюррей, заместитель директора открытий и трансляционных наук в Фонде Гейтса.
"Любое такое вмешательство, вероятно, должно включать в себя питание," - говорит Марторелл. Он и его коллеги проводят еще одно последующее исследование жителей села Гватемалы, чтобы выяснить, имеют ли те, у кого есть белковые добавки до 7 лет, более низкие показатели сердечных заболеваний и диабета 40 лет спустя. До сих пор наиболее успешные мероприятия в области питания помогли преодолеть примерно одну треть типичной задержки роста. И такие программы могут быть очень дорогими; в исследовании Гватемалы, например, исследователи запускали специальные центры для обеспечения добавок.
Тем не менее, исследователи стремятся улучшить вмешательство. Группа, участвующая в исследовании в Бангладеш, планирует тестировать добавки у беременных женщин в надежде увеличить вес при рождении младенцев и сохранить их рост в решающие первые два года жизни. Тахмид Ахмед, старший директор по вопросам питания и клинических услуг в исследовательском центре по борьбе с кишечными заболеваниями, планирует провести пробную обработку таких продуктов, как бананы и нут, чтобы попытаться стимулировать рост хороших кишечных бактерий у детей в Бангладеш в возрасте от 12 до 18 месяцев. Здоровая бактериальная флора может сделать кишечник менее уязвимым для инфекций, которые мешают поглощению питательных веществ, и которые усиливают воспаление в организме.
В конечном счете, речь идет не о том, имеют ли дети замедленный рост или даже то, как выглядят их мозг. Речь о том, какова их жизнь, когда они становятся старше. Такие исследования, как в Дакке, направлены на то, чтобы помочь определить, будут ли вмешательства работать раньше. «Если вам нужно подождать, пока детям не исполнится 25 лет, чтобы узнать, работают ли они, - говорит Мюррей, - вам может потребоваться 25 лет для каждого исследования».