Как бедность влияет на умственное развитие и физиологию

В конце 1960-х годов группа исследователей начала раздавать пищевые добавки семьям с маленькими детьми в сельской местности Гватемалы. Таким способом они хотели проверить предположение, что употребление достаточного количества белка в первые несколько лет жизни предотвращает задержку роста у детей.

В результате выяснилось что дети, употребляющие белковые добавки, вырастали на 1 - 2 сантиметра выше, чем в контрольной группе. Но самые интересные факты были зафиксированы позже. Дети, которые получали белковое питание, в подростковом возрасте демонстрировали более высокие показатели умственного развития. А спустя 30 с лишним лет выяснилось, что женщины (употреблявшие пищевые добавки в возрасте до 3 лет) имели более высокий уровень образования, по сравнению со сверстницами, а у мужчин (из той же группы) доход был значительно выше, чем у сверстников.

Сейчас исследователи пытаются выяснить связи между физическим и неврологическим развитием. Является ли плохое питание единственным виновником недоразвитых детей? А как насчёт эмоционального пренебрежения, инфекционных заболеваний или влияния других факторов в среде обитания ребёнка?

Беспрецедентное исследование в Бангладеш могло бы показать, как недоедание, плохая санитария и другие проблемы делают свой вклад в развитие детей.

Шахрия Хафиз Какон находится «на передовой» в этой области исследований, пытаясь ответить на эти вопросы в трущобах Дакки (Бангладеш), где около 40% детей в возрасте до двух лет отстают в среднестатистическом росте и умственном развитии. Будучи медицинским сотрудником Международного центра исследования диарейных заболеваний в Дакке, она возглавляет первое в мире исследование мозга недоразвитых детей.

Исследования финансируются фондом Билла и Мелинды Гейтс из Сиэтла (штат Вашингтон) и являются новаторскими в отношении изучения мозговых реакций младенцев и детей дошкольного возраста. Исследователи обещают предоставить важную базовую информацию о раннем развитии детей и когнитивных характеристиках. На сегодняшний день, Шахрия Хафиз Какон и её коллеги уже провели ряд тестов, используя магнитно-резонансную томографию (МРТ) и электроэнцефалография (ЭЭГ) у двух-трёх месячных детей с отстающими показателями роста.

«Визуализация мозговой активности потенциально может быть очень полезной», - говорит Бенджамин Крукстон, учёный-медик из Университета Бригама Янга в Прово (штат Юта), который руководил исследованиями в Перу и других, экономически слаборазвитых странах. Выбор стран был сделан по сводке статистических данных о связи между замедленным ростом у детей и другим когнитивным показателями.

Обмен данными помогает сделать более точные выводы

В 2006 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщила об обширном исследовании показателей роста и веса детей в возрасте от рождения и до пяти лет в Бразилии, Гане, Индии, Норвегии, Омане и Соединённых Штатах.
Результаты показали, что здоровые дети во всем мире следуют очень похожей траектории роста. Затем ВОЗ установила ориентиры, для нетипичного роста, используемые для диагностики отклонений в определённом возрасте, когда показатели отличаются в меньшую сторону, начиная с отметки в 5 сантиметров от медианного значения.

Но вернёмся к Фонду Гейтса, который заинтересовался изучением развития детей, проживающих в неблагополучных условиях, с недостаточным питанием и задержкой развития (особенно задержкой роста).

Чтобы получить результаты исследований с профессиональной оценкой, фонд связал команду из г. Дакка с Чарльзом Нельсоном (профессор педиатрии Бостонской детской больницы, директор по исследованиям) у которого есть опыт в области визуализации детского мозга. В 2000-х годах он начал исследование, посвящённое развитию мозга детей сирот, выросших в суровых условиях Румынии. Несмотря на то, что после смены обстановки их кормили и не подвергали моральному воздействию, у детей почти не сохранялась стимуляция к социальному контакту и доверие к эмоциональной поддержке. Большинство из них испытывали долгосрочные когнитивные трудности.

Работа Нельсона показала, что мозг сироты несёт ответственность за предыдущее пренебрежение. МРТ демонстрирует, что к восьми годам сироты имеют уменьшенные области серого и белого вещества в мозге (связанные со вниманием и речью), в отличие от детей, воспитанных в полных биологических семьях. Также отмечено, что некоторые дети, переехавшие из детских домов в приёмные семьи в младшем возрасте, избавлялись от некоторых недостатков.

Объединение усилий и современные методы обследования детей

К началу 2015 года команда Нельсона и исследователи из Бангладеш превратили скромную городскую клинику в современную лабораторию. Для оборудования ЭЭГ пришлось найти комнату без электропроводки в стенах и без кондиционеров, которые могли бы создавать помехи при регистрации устройством электрической активности мозга. Дополнительно был создан кабинет для функциональной инфракрасной спектроскопии (fNIRS), в котором детям одевают повязку с датчиками на голову и с помощью инфракрасного излучения исследуют структуру головного мозга.

В диагностике деятельности мозга эта методика выдаёт такой же объём информации, как и при использовании МРТ. Но при этом не требуется громоздкое и дорогостоящее оборудование, а детям при обследовании не обязательно сохранять неподвижность. В развитых странах fNIRS использовался для обследования младенцев ещё с конца 1990-х годов, теперь такое оборудование приобретает популярность в менее развитых странах.

В одном из исследований в Дакке с помощью fNIRS проводилось обследование около 130 детей с задержкой роста (и другими отклонениями в развитии) на протяжении 36 месяцев. Исследователи заметили определённую закономерность. Чем меньше рост ребёнка (в соответствии с возрастом), тем больше проявлялась мозговая активность в ответ на образы и звуки не социальных стимулов, таких как, например, шум проезжающего грузовика. Дети с более высокими показателями в росте лучше реагировали на социальные стимулы, к примеру, на женские лица. «Это может спровоцировать задержки в процессе, посредством которого области мозга становятся специализированными для определённых задач», - говорит Нельсон.

Команда Нельсона пытается понять, какие негативные факторы больше всего влияют на различия в активности мозга у детей Дакки. Повышенные амплитуды электрических сигналов в некоторых тестах ЭЭГ тесно связаны с увеличением воспалительных маркеров в крови, которые, вероятно, отражают большую подверженность патогенам кишечника. Если эти данные подтвердятся в результате тестирования на большем количестве детей, то это может указывать на важность улучшения санитарии для снижения уровня желудочно-кишечных инфекций. Так же в исследованиях рассматривается материнская депрессия, которая может оказаться тесно связанной с развитием мозга у ребёнка. В таком случае помощь матерям может быть столь же важна, как и обеспечение детей хорошим питанием.

Участникам, прошедшим 36 месячное тестирование сейчас исполняется около 5 лет, и команда готовится провести некоторые последующие измерения. «Это даст представление о том, продолжается ли умственное развитие детей по той же траектории», - говорит Нельсон. Исследователи хотят провести тесты IQ для пятилетних детей и проверку дошкольной подготовленности для того, чтобы оценить, были ли предыдущие измерения прогностическими показателями умственного развития.

Точка отсчёта

Одной из проблем таких исследований является отсутствие у исследователей точных параметров нормального развития мозга.

«Одна из надежд на исследования в Дакке и мотивация их финансирования состоит в том, что они смогут выявить различные модели в мозге младенцев, которые в дальнейшем демонстрируют плохие результаты. Такие данные могут быть использованы для определения того, работают ли предварительные и своевременные 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 проводили исследование жителей села Гватемалы, чтобы выяснить, имеют ли более низкие показатели сердечных заболеваний и диабета люди, употреблявшие белковые добавки до 7-го возраста, 40 лет спустя.

«Но одного правильного питания вряд ли будет достаточно для предотвращения задержки роста и для нормального когнитивного развития», - говорит Марторелл. По его словам, до сих пор наиболее успешные мероприятия в области питания помогли преодолеть примерно одну треть типичного дефицита роста. И такие программы могут быть очень дорогими.
Проводя исследования в Гватемале, например, исследователи запускали специальные центры для обеспечения жителей пищевыми добавками.

По большому счёту, речь идёт не о том, имеют ли дети низкие показатели роста, и даже не о том, как выглядит их мозг сегодня. Тут важно понять, какие последствия могут иметь первичные показатели в будущей жизни этих детей, и можно ли изменить это будущее внешними факторами.