Kā bērni uztver pasauli?

Hetere Kosakovska tur rokās zīdaini, kurš tiks skenēts ar fMRI aparātu Makgovernas smadzeņu pētniecības institūtā. KEITLINA KANNINGEMA

Ursulai šī ir trešā reize funkcionālajā MRI aparātā. Hetere Kosakovska, kognitīvās neirozinātnes doktorante, cer iegūt tikai divas vērtīgas minūtes datu no savas sesijas. Lai gan Ursulai divas stundas ir paredzēta smadzeņu skenēšana, tas nebūt nav skaidrs. Viņas pirmajās divās sesijās, kas arī bija rezervētas uz divām stundām, kopā tika iegūtas tikai astoņas minūtes izmantojama materiāla.

Uzdevums tuvojas neiespējamajam. Kosakovskim ir nepieciešams, lai Ursula paliktu nomodā, vērojot projicētos seju un ainu attēlus, un ļoti nekustīgi, ideālā gadījumā sekundes vai pat minūtes vienlaikus. Ikviena raustīšanās un šūpošanās padara magnētiskās rezonanses attēlu neskaidru, aizsedzot attēlu un padarot to nederīgu. Taču Ursulai ir tendence sašķobīties un tad neizbēgami aizmigt — tieši to, ko varētu sagaidīt no sešus mēnešus veca mazuļa.

Zīdaiņu smadzeņu skenēšana nomodā ir neticami sarežģīta un laikietilpīga, un vienmēr pastāv risks, ka sesija neradīs nekādus datus. Motivēts pieaugušais spēj noturēties nekustīgi divas stundas, radot smadzeņu attēlus, kas lasāmi kā atvērta grāmata. Ursulas sesijas rada kaut ko līdzīgāku grāmatai, kas ir saplēsta un iemesta upē. Kosakovskim, kuru kopīgi konsultē kognitīvās neirozinātnes profesores Nensija Kanvišere '80, PhD '86 un Rebecca Saxe, PhD '03, ir rūpīgi jāizlasa izmantojamās sadaļas un jāsavieno tās, pirms viņa var lasīt stāstu, ko tās atklāj.

Hetere, iespējams, ir visprasmīgākā persona, kas mūsdienās iegūst augstas kvalitātes funkcionālos MRI datus no zīdaiņiem, saka Kanvisers, Valtera A. Rozenblita kognitīvās neirozinātnes profesors.

Ja Kosakovska nesaņems divas minūtes nekustīgus smadzeņu attēlus, kas viņai nepieciešami, iespējams, ka Ursulas divas iepriekšējās vizītes būs veltīgas. Bet, ja viņa varēs iegūt skaidru fMRI rādījumu, viņa būs soli tuvāk, lai atbildētu uz vienu no dziļākajiem jautājumiem mūsdienu neirozinātnē: kādi ir cilvēka prāta fiziskie pamati?

Tāls sapnis

Šķēršļu pārvarēšana Kosakovskim nav sveša. Viņas bērnību raksturoja tāda nestabilitāte, kas lika jebkurai augstākās izglītības iegūšanai justies nesasniedzamai. Viņas tēvs bija armijā, tāpēc viņas ģimene daudz pārvietojās. Tad viņas vecāki izšķīrās, un grūtības vairojās. Kad viņai bija apmēram septiņi gadi, viņa ar māti pārcēlās uz bezpajumtnieku patversmi, un 11 gadu vecumā Kosakovski ievietoja audžuģimenē Rietummasačūsetsā. Viņa saka, ka mans sapnis vienmēr ir bijis bakalaura grāds, taču savu pirmo mēģinājumu studēt koledžā viņa sauc par bēdīgu neveiksmi.

Kosakovskis ar mazuli Ursulu pēc fMRI skenēšanas.

REIKELA FRITSA

Es pametu mācības, es biju bezpajumtnieks un man nebija darba, un tad es saskaitīju savu automašīnu un domāju, ko es darīšu ar savu dzīvi? viņa atceras. Viņa nolēma iestāties jūras kājnieku korpusā, bet cerēja, ka kādreiz varētu iegūt otru šāvienu koledžā.

Pēc vairākiem armijā pavadītiem gadiem Kosakovskis pameta jūras kājniekus un atgriezās Masačūsetsā, iestājoties uz nepilnu slodzi Masačūsetsas līča kopienas koledžā. Varbūt, viņa domāja, bakalaura grāds tomēr nebija tik tālu aizsniedzams. Viņa pievērsa uzmanību Smita koledžai, kur tika uzņemta. Bet ap to laiku, kad viņa saņēma šo ziņu, viņa saņēma arī citu: viņa bija stāvoklī.

Kosakovska tajā rudenī nekur nemācās koledžā, taču viņas vēlme mācīties turpināja. Viņas dabiskā zinātkāre atrada izeju viņas mazulī Hannā, kura piedzima tajā pašā oktobrī. Viņa noskatījās, kā Hanna pirmo reizi piedzīvo zāli pavasarī, priecājoties par to, kā viņa reaģēja uz šo dīvaino jauno materiālu, kas klāj zemi. Kamēr Hanna pētīja savu vidi, Kosakovskis turpināja prātot, kā lietas izskatās no viņas perspektīvas. Ko viņa piedzīvoja? Kā viņa saprata apkārtējo pasauli?

Kad Hannai bija divi gadi, Kosakovskis ieguva darbu bezpeļņas organizācijā, kas strādāja, lai paātrinātu multiplās sklerozes izpēti, dodot viņai iespēju apmeklēt neirozinātņu konferenci. Pēc tam es biju savā ziņā sajūsmā, viņa saka. Man likās, labi, lieta, ar ko es patiešām vēlos nodarboties, ir pētniecība, un, lai veiktu pētniecību, man ir nepieciešams grāds. Man jāatgriežas skolā.

Kosakovskis tika uzņemts Velslijas koledžā — skolā, kuru viņa bija norakstījusi vairākus gadus iepriekš, jo tā bija tik konkurētspējīga. Viņa aizrāvās ar neirozinātnēm, uzdodot savus profesorus jautājumiem, līdz viens teica: Hetere, uz dažiem jautājumiem, ko uzdodat, neviens nezina atbildi. Jums vajadzētu iegūt doktora grādu.

Es tikai turpināju skenēt

Gluži kā Kosakovskis absolvēja Velsliju, Sakse meklēja vadītāju savai laboratorijai, kas bija viena no vienīgajām laboratorijām pasaulē, kas pētīja zīdaiņu MRI, kamēr viņi ir nomodā, un tādējādi viena no vienīgajām laboratorijām, kas varēja atbildēt uz Kosakovska jautājumiem. par zīdaiņa izziņas būtību. Viņa pieteicās šim amatam un to ieguva.

Kad viņas audžumāsai piedzima bērns, Kosakovska devās pie Sakses un jautāja, vai viņa varētu iemācīties izmantot fMRI, lai skenētu zīdaiņa smadzenes. Es domāju, ka viņa domāja, ka es vienkārši noskenēšu savu brāļameitu un beigšu to darīt, saka Kosakovskis. Bet es tikai turpināju skenēt, un viņa nekad nelika man apstāties. Sakse, ko iespaidoja Kosakovska darbs un apņēmība, piekrita uzņemt viņu kā maģistrantu. 2017. gadā viņa pameta laboratorijas vadītājas darbu un sāka savu pirmo semestri kā doktora grāda kandidāte MIT.

Kanwisher joprojām atceras pirmo reizi, kad viņa redzēja Kosakovski skenējot mazuli MRI. Viņa apsvēra iespēju strādāt kopā ar Kosakovski un Saksu viņu zīdaiņu pētījumā, taču sākumā viņa bija ļoti skeptiska. Šis bērns čīkst kā traks. Mamma ir nervoza. Visa lieta rada stresu. Un tas turpinās un turpinās, un Hetere nepadodas, viņa saka. Tad — bums. Mākoņi padalās, bērns smaida, Hetere ieliek mazuli MRI skenerī, un tāpat kā pēc minūtes viņa skenē skaistus datus. Tikai neatlaidība, prasme ir iespaidīga.

Kosakovska pašreizējais pētījums koncentrējas uz to, kā tikai divus līdz deviņus mēnešus vecu mazuļu smadzenes reaģē uz īsiem video ar sejām vai ķermeni un kā tas atšķiras no viņu reakcijas uz ainām bez cilvēkiem. Viņa ir pirmā, kas atradusi pierādījumus par šāda veida specializāciju bērniem līdz piecu gadu vecumam. Viņas meklēto informāciju var izmērīt tikai ar fMRI. Magnētiskās rezonanses attēlveidošana ļauj pētniekiem uzņemt augstas izšķirtspējas attēlus no smadzeņu šķērsgriezumiem. Funkcionālā MRI tam pievieno vēl vienu slāni, ierakstot smadzeņu attēlus aktivitāte reālajā laikā. Kad neironi vienā smadzeņu daļā ir īpaši aktīvi, asins plūsma palielinās, lai darbinātu šo reģionu. Tas parādās kā spilgts punkts fMRI skenējumos.

Pētnieki ir pavadījuši gadu desmitiem, izmantojot fMRI, lai pierādītu, ka pieaugušo smadzeņu daļas ir ļoti specializētas noteiktu uzdevumu veikšanai, un lai precīzi noteiktu, kuras jomas ir specializētas kādām funkcijām. Prātam un smadzenēm ir visa šī struktūra. Mēs esam ne tikai vispārīgi gudri. Mēs esam ļoti gudri attiecībā uz ļoti konkrētām lietām, ko dara cilvēki, saka Kanwisher. Ja paskatās uz struktūru, jūs redzat šo desmitiem smadzeņu reģionu kopumu, no kuriem katrs veic ļoti atšķirīgu, atšķirīgu darbību... Nav iespējams uz to skatīties un nebrīnīties: 'Kā šī struktūra tika savienota?'

Piemēram, kad pieaugušie skatās uz sejām, iedegas smadzeņu daļa, ko sauc par fusiform face area jeb FFA. Citiem vārdiem sakot, ja pētnieki ievieto pieaugušos MRI aparātos un parāda viņiem gan seju, gan objektu attēlus, FFA reaģēs tikai uz sejām. Tikmēr parahipokampālās vietas apgabals (PPA) visspēcīgāk reaģē uz ainu attēlojumu. Pati Kanvišere nosauca FFA pēc tam, kad vadīja komandu, kas to atklāja 1997. gadā, un viņa vadīja centienus precīzi noteikt un aprakstīt PPA 1998. gadā. Viņa un viņas kolēģi atklāja arī smadzeņu daļu, kas pazīstama kā ekstrastriāta ķermeņa zona (EBA), kas reaģē uz to. stingri uz ķermeņa daļu attēliem, 2001. gadā.

[Heather] skenē jaunākos nomodā esošos cilvēkus, kurus ikviens var skenēt, un jautā, kāda struktūra atrodas smadzenēs dažu mēnešu laikā pēc dzimšanas, saka Kanvišers. Un tas ir tikai viens no aizraujošākajiem jautājumiem visā psiholoģijā, neirozinātnē un dziļajā filozofijā: kāda ir mūsu prāta struktūra un no kurienes tā nāk?

Sākotnējie Kosakovska pētījuma rezultāti sniedz dažus no spēcīgākajiem pierādījumiem, ka dažas mūsu smadzeņu funkcijas var būt iedzimtas, nevis apgūtas. Zīdaiņiem ir arī selektīva reakcija uz sejām, ķermeni un ainām FFA, EBA un PPA, saka Kosakovskis. To neviens nekad agrāk nav atradis. Un pilnīgi nebija paredzēts, ka mēs to atradīsim.

Šajos smadzeņu skenējumos, kas uzņemti no zīdaiņa, kurš skatās video ar sejām un ainām, sarkanā un dzeltenā krāsa parāda aktivitātes, kas saistītas ar seju skatīšanos, un zilā krāsa parāda aktivitātes, kas saistītas ar ainām.

HETERS KOSAKOWSKI

Tomēr Covid-19 pandēmija ir radījusi savus izaicinājumus. FMRI sesijas bija jāpārtrauc, un viņa lielāko daļu pagājušā gada pavadīja, analizējot savus datus mājās. Covid-19 mani ir ļoti ietekmējis, jo es strādāju no mājām pilnu slodzi un arī esmu viens no vecākiem, tāpat kā tas ir ietekmējis daudzas ģimenes ar bērniem, saka Kosakovskis. Viņa cer, ka viņai būs iespēja skenēt vairāk zīdaiņu, lai sāktu pētīt viņu dzirdes apstrādi pirms skolas beigšanas 2022. gada maijā. Taču Ursulas sesija 2019. gada beigās, izrādās, bija viena no viņas pēdējām iespējām iegūt vērtīgus datus savam disertācijas darbam.

Šajā seansā Ursula skenerī bija aizmigusi, bet Kosakovskis bija pacilātā noskaņojumā, kad tas tika pabeigts. Viņa bija diezgan pārliecināta, ka viņai ir izdevies iegūt datus, un viņa vēlāk apstiprināja, ka viņai bija taisnība. Kad Ursulas māte aizgāja, lai pārģērbtos no magnētiskās rezonanses attēlveidošanai draudzīgiem skrubjiem, Kosakovskis paņēma nogurušo mazuli un turēja viņu rokās, kad viņa sēdēja pie datora. Nepārprotamajam studentam ir neticami spēja saglabāt mazuļus laimīgus un relaksētus — šo prasmi neiemācīs neviena doktorantūras programma, taču tā ir nenovērtējama, ja palīdz katra papildu sekunde ar tīriem datiem.

Beidzot viņa pacēla attēlu, ko bija meklējusi, norādot uz ekrānu, kamēr Ursulas skatiens sekoja viņas pirkstam. Kādu dienu, pateicoties viņu kopējiem centieniem, mēs varētu labāk saprast, kā Ursula uztvēra attēlu pirms viņas. Skaties! Kosakovskis teica mazulim viņas rokās. Tās ir tavas smadzenes!

paslēpties