Miten lapsen aivot kehittyvät
YHTEISKUNTATIETEELLINEN TIEDEKUNTA WWW.JYU.FI/YTK MITEN LAPSEN AIVOT KEHITTYVÄT? Noora Mäkelä, psykologian laitos, Jyväskylän yliopisto Tiina Parviainen, psykologian laitos, Jyväskylän yliopisto Aivomme ovat syntyessämme vielä varsin kehittymättömät ja ne jatkavat kehitystä aina yli 20 ikävuoteen saakka. Geenit ja ympäristö ohjaavat aivojen kehitystä ja aivoissa tapahtuu niin rakenteellisia kuin toiminnallisiakin muutoksia kehityksen aikana. Solutasolla hermoradat kehittyvät, käytetyt hermosolujen yhteydet vahvistuvat ja turhat yhteydet karsiutuvat. Myös aivojen rakenne muuttuu. Hermostolliset ja rakenteelliset muutokset ovat yhteydessä aivojen toimintaan ja luovat pohjan oppimiselle, sosiaalisten taitojen, tunteiden, ajattelun, vuorovaikutuksen jne. kehittymiselle. Varhaisimmat aivoalueet, jotka käsittelevät mm. aistitoimintoja kehittyvät ensin ja kehitys etenee vähitellen monimutkaisempiin tiedonkäsittelyn alueisiin. Viimeisimpänä kehittyvät ohimo- ja otsalohkon etualueet, jotka vastaavat esimerkiksi toiminnanohjauksesta ja tunteiden säätelystä. C.A. Nelson, 2000, From Neurons to Neighborhoods, National Academies Press Gogtay et al., 2004, Proc Natl Acad Sci 101(21):8174-9 Aivokuoren harmaan aineen kypsyminen ikävuosien 5–20 välillä. Sininen väri kuvaa ohuinta ja järjestyneintä harmaata ainetta. Aistitoimintoja käsettelevät aivoalueet kehittyvät ensin ja monimutkaisemmat tiedonkäsittelyyn liittyvät alueet viimeisimpänä. Aivojen kehittyminen viikon ja 10 vuoden välillä MRI kuvissa. Aivojen koko kasvaa ja rakenne muuttuu. Corel, JL., 1975, The postnatal development of the human cerebral cortex, Cambridge, MA: Harvard University Press Hermoradat kehittyvät, hermosolut alkavat haarautumaan ja muodostavat yhteyksiä toisiinsa. Käytössä olevat synaptiset yhteydet vahvistuvat ja turhat yhteydet karsiutuvat pois. HERMOSTON KEHITYS Ennen syntymää solut erilaistuvat kohdekudoksiin perimän säätelemissä rajoissa. Hermosolut siirtyvät syntymäkohdistaan lopullisille paikoilleen ja erikoistuvat erilaisiin tehtäviin. Tätä prosessia kutsutaan migraatioksi ja se on tärkeä osa aivojen kehitystä. Syntymähetkellä lapsille on muodostunut lähes kaikki hermosolut, mitä heillä tulee koskaan olemaan. Vastasyntyneen aivot pystyvät käsittelemään monia asioita, kuten hengitystä, syömistä, nukkumista, näkemistä, kuulemista, hajuja ja tunnustelua, mutta korkeammat aivojen alueet ja toiminnot kuten emootiot, kieli ja abstrakti ajattelu kehittyvät vasta syntymän jälkeen. Vaikka syntymähetkellä aivoissa karkea rakenteellinen systeemi on olemassa, hermosto alkaa tässä vaiheessa vasta kehittymään. Hermosolujen väliset yhteydet eli synapsit muodostuvat, hermoradat kehittyvät ja hermosolujen lukumäärä muuttuu. Kokemisen ja oppimisen myötä hermosolun viejähaarakkeet eli aksonit ja tuojahaarakkeet eli dendriitit alkavat haarautumaan ja muodostamaan uusia synapseja toistensa välille. Mitä enemmän yhteyksiä käytetään, sitä vahvemmiksi ne tulevat. Samalla tarpeettomat yhteydet heikkenevät ja vähitellen karsiutuvat pois. Tämä on keskeinen osa oppimista. Turhat yhteydet karsitaan ja verkosto rakentuu elinympäristön kannalta olennaisista yhteyksistä. Esimerkiksi aivomme ovat virittäytyneet kuulemaan puhetta ja kun vauvoille puhutaan, heidän hermostonsa vastaanottaa ärsykkeitä, jotka vaikuttavat puheen käsittelemiseen aivoissa. Mitä enemmän lapsi kuulee puhetta ja esimerkiksi tiettyä kieltä, sitä vahvemmaksi kieleen liittyvät yhteydet kehittyvät. Näin oman äidinkielen ymmärtäminen vahvistuu, mutta samalla vieraiden kielten piirteiden hahmottaminen heikkenee. Hermosolujen väliset yhteydet ovatkin kaikkien toimintojen perustana. National Institutes of Health, 2007 Hermostolliset toiminnot kehittyvät eri aikoihin. Aistitoiminnot kehittyvät ensin, sitten kielen käsittelyyn liittyvät prosessit ja lopuksi korkeammat kognitiiviset prosessit kuten tunteet, sosiaalinen vuorovaikutus ja toiminnanohjaus. Kehitys tapahtuu peräkkäin ja on rakentunut aiemmin kehittyvien prosessien päälle. Kokemuksen ohjaavat näiden yhteyksien muodostumista. TOIMINTOJEN KEHITTYMINEN Aivojen hermoston ja rakenteiden kehitys näkyy myös aivojen toiminnassa. Aivojen toiminnan mekanismeja voidaan mitata kallon ulkopuolelta esimerkiksi elektroendefagofalografialla (EEG), magnetoenkefalografialla (MEG), positroniemissiotomografialla (PET) ja funktionaalisen magneettisen resonanssikuvantamisen (fMRI) avulla. EEG:n ja MEG:n avulla kallon pinnalta voidaan mitata aivojen sähköistä toimintaa. Näillä toiminnallisilla mittareilla saadaankin tarkempaa tietoa siitä, miten geenien ja ympäristön vuorovaikutus ohjaa lapsen psykologista kehitystä. Esimerkiksi herätevastetutkimuksissa on huomattu, että lasten yksinkertaiset kuulovasteet eroavat huomattavasti aikuisista ja kuulovasteiden kehittymisprosessi jatkuu pitkälle myöhäiseen nuoruuteen. Nämä sähköiset herätevasteet heijastavat aivojen reaktioita erilaisiin ärsykkeisiin, erimerkiksi ääniin. Kuuloaivokuoren aktivaatiossa lapsilla korostuvat eri prosessit kuin aikuisilla, ja erityisesti aktivaation ajoitus on aikuista poikkeavaa. Lasten aivoaktivaatiossa korostuu myös yksilöiden välinen vaihtelu jopa perus aistihavaintoihin liittyvissä aivovasteissa. AIVOJEN RAKENTEIDEN MUUTOS Suurin havaittavissa oleva muutos aivojen kehityksessä on niiden koon kasvu, mutta jo 3-vuotiaana aivot ovat kooltaan lähes 90 % aikuiseen aivoihin verrattuna. Aivojen varhaisimmat rakenteet aivojen sisäosista kehittyvät ensimmäisinä, mutta korkeammat aivoalueet jatkavat kehitystä yli 20-vuotiaaksi asti. MRI-kuvausten avulla on saatu tietoa aivojen karkean rakenteen, harmaan ja valkean aineen, kehityksestä. Valkea aineen määrä lisääntyy koko lapsuus- ja nuoruusajan aivojen eri osissa, kun taas aivokuoren hermosolumassa, harmaa aine, vähenee. Tämä liittyy solutasolla tapahtuviin muutoksiin. Hermosolut itsessään eivät lisäänny, mutta niiden viestintäpinnat haaroittuvat ja muodostavat uusia yhteyksiä, synapseja. Hermotukisolut kasvattavat hermosolun viejähaarakkeen, aksonin, ympärille myeliinitupen, joka nopeuttaa hermoimpulssin kulkua. Tämä myelinisoituminen heijastuu valkean aineen lisääntymisenä. Aivojen valkea aine koostuu myelinisoituneista aksonikimpuista, jotka yhdistävät aivoalueita toisiinsa. Kuten muu hermoston kehitys, myös myelinisaatio alkaa perusrakenteista ja jatkuu korkeampiin prosesseihin. Ensin kehittyvät liikettä ja aistimuksia käsittelevät alueet ja lopuksi siirrytään tunteiden säätelyä, sosiaalisia vuorovaikutuksia ja toiminnanohjausta sääteleviin aivorakenteisiin. Aivojen rakenteiden kehitys on yhteydessä ajatteluun Hermosolujen ja kognitioihin. Esimerkiksi aivojen välisten yhteyksien otsalohko jatkaa kehittymistä myömuodostumisessa toimii häiseen teini-ikään. Teini-ikäisten periaate ’use it or loose it’ aivot toimivatkin hieman eri tavalla aikuisiin verrattuna, koska otsalohko ei ole vielä täysin kehittynyt. Wunderlich et al., 2006, Hear Res 212:185-202 EEG:llä mitatut herätevasteet kuuloaivokuorella eroavat lapsilla huomattavasti aikuisten herätevasteista. Erot ovat huomattavia vielä 6-vuotiailla lapsilla.
© Copyright 2024