Когда аксоны приближаются к месту своего назначения, они начинают вступать в контакт с соседними клетками, инициируя химическое взаимодействие, которое приводит к формированию синапсов. Этот процесс начинается в спинном мозге через 5 недель после оплодотворения и в некоторых областях мозга завершается лишь через несколько лет после рождения. Первоначально аксоны образуют массу дополнительных синапсов, цели для которых определены лишь приблизительно. В долгосрочной перспективе выживает только незначительная часть этих синапсов. Выживают синапсы, которые окажутся задействованными в работе. Такая борьба за выживание между синапсами обеспечивает тонкую настройку функций мозга в соответствии с индивидуальными обстоятельствами каждого ребенка, будь то адаптация реакции зрительных нейронов к расстоянию между глазами младенца или настройка слуховой коры для более быстрой реакции на звуки родного языка. В меньшем масштабе этот процесс продолжается в течение всей жизни как механизм обучения и запоминания (см. главу 21).

Процесс устранения ненужных компонентов становится доминирующим на ранней стадии развития. Мозг взрослого человека содержит около 100 млрд нейронов и гораздо больше глиальных клеток. Однако молодой мозг производит еще больше нервных клеток, а потом сокращает их количество в процессе запланированной гибели клеток. В некоторых отделах мозга этот процесс убивает до четырех из каждых пяти родившихся клеток. Такие события неврологи называют регрессивными, и они имеют жизненно важное значение для нормального развития.

Почему нервная система использует столь затратный подход? Судя по всему, это способ сопоставления растущего количества аксонов с количеством нейронов в данном участке мозга. Гибель «лишних» клеток происходит после того, как аксоны достигают своих целей и формируют синапсы. Нейроны-мишени вырабатывают протеин, необходимый для выживания клеток, который воспринимается ими через синапсы и переносится обратно по аксону в само тело исходного нейрона. Нейроны, которые не смогли образовать много связей со своими мишенями, не получают достаточного количества протеинов для своего выживания и умирают. Этот вид гибели клеток – активный процесс, он происходит путем биохимического саморазрушения. Наиболее известный из такого рода протеинов для выживания – нейротрофин. Он является фактором роста нервных клеток и контролирует выживание нейронов, отвечающих за чувство осязания и рефлекс периферической нервной системы «дерись или беги». На выживание клеток также влияют другие факторы, например активность синапсов и половых гормонов, которые контролируют гибель клеток в отделах мозга, обусловливающих различие между женщинами и мужчинами.

Даже после того, как все элементы клеточной структуры мозга оказываются на своих местах, строительная работа продолжается. Новорожденные нейроны кажутся очень простыми по сравнению со зрелыми нейронами. Ближе к концу созревания нейронов, обычно в первые два года жизни, дендриты формируют дополнительные отростки для взаимодействия с многочисленными новыми синапсами, которые появляются в течение этого периода. Устранение «лишних» синапсов начинается с первого года жизни и продолжается до ранней юности; это один из основных механизмов, благодаря которому восприятие способствует формированию мозга (см. главу 5).

Последней стадией созревания аксона является миелинизация, формирование глиальной миелиновой оболочки, которая позволяет электрическим импульсам мгновенно перемещаться по аксону. Это выглядит так, как если бы сначала электрическая система мозга была оборудована голыми проводами, а потом к ним добавили изоляцию. Этот процесс начинается незадолго до рождения в головном мозге (и еще раньше в спинном) и продолжается до поздней юности{Принято считать, что полная миелинизация нервных волокон завершается примерно к 25 годам. То есть до этого возраста нервная система человека еще полностью не сформирована. – Прим. ред.} (см. главу 9).

С учетом огромного объема строительных работ неудивительно, что растущему младенцу необходима энергия. Действительно, одной из самых больших угроз для развития плода является плохое питание матери, вызванное голодом, нищетой или неправильной диетой. Особенно критическим временем является второй и третий триместр беременности, когда размер мозга быстро увеличивается. Например, неожиданно малый вес новорожденного (по сравнению с ожидаемым генетическим потенциалом роста) сигнализирует о повышенном риске многих проблем в будущей жизни, включая недостатки когнитивного развития. Малая масса тела при рождении и более серьезные проблемы, такие как умственная отсталость и воспаление сетчатки, ассоциируются с различными вирусными инфекциями, включая токсоплазмоз, краснуху и простой герпес. В целом будет благоразумно строго соблюдать гигиену на поздних стадиях беременности и особенно после рождения малыша. Слишком большая масса тела при рождении тоже может быть нездоровым симптомом. Существуют стандартизированные данные, о которых можно спросить у врача-акушера.

Любые токсины из окружающей среды, попадая в организм матери, могут представлять угрозу. Скажем, кокаин увеличивает риск развития синдрома дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ). Однако еще более негативное влияние на мозг ребенка оказывают два легальных наркотика – никотин и алкоголь. Малый вес при рождении и многочисленные проблемы развития мозга связаны с курением матери и регулярным употреблением алкоголя. Так называемые «дети крэка», бедственное положение которых широко освещалось в прессе в 1980-е годы, пострадали, как выяснилось впоследствии, в основном из-за плохого питания матерей и употребления ими наркотиков, и не только синтетического кокаина.

В наше сумасшедшее время вид беременной женщины с бокалом вина в одной руке и сигаретой в другой привлекает лишь мимолетные взгляды. Сейчас в США женщину, принимающую кокаин во время беременности, могут посадить в тюрьму за ущерб для нерожденного ребенка, но эта суровая мера почему-то не распространяется на курение или алкоголизм беременных.

Мягко говоря, такой подход не оптимален для здоровья ребенка (см. врезку: «Практический совет: меньше стресса, меньше проблем»). Хотя тюремный срок за курение во время беременности вряд ли грозит кому-либо в ближайшем будущем, вы можете улучшить здоровье вашего ребенка, отказавшись от вредных привычек на раннем сроке беременности, а еще лучше до зачатия.

Практический совет: употребление рыбы во время беременности полезно для мозга вашего ребенка

Воздействие свинца (от краски, водопроводных труб, посуды и даже импортной косметики) или ртути на организм плода или маленького ребенка отрицательно сказывается на его умственных способностях. Эти тяжелые металлы вредны для развития мозга. В течение многих лет женщинам внушали, что они должны ограничивать употребление рыбы из-за того, что она может содержать ртуть. Но рыба также является главным источником жирных кислот омега-3, которые имеют важнейшее значение для развития нервной системы. Фактически их отсутствие во время формирования мозга у ребенка может привести к умственной отсталости. Для того чтобы решить этот вопрос, мы заглянули в научную литературу и взвесили возможный риск по сравнению с выгодами. Наш вердикт: рыба – это хорошо. Некоторые долгосрочные исследования показывают, что у детей, чьи матери употребляли рыбу во время беременности (особенно если мать выбирала рыбу с низким содержанием ртути), мозг функционирует лучше, чем у тех, чьи матери избегали есть рыбу.