Учёные из Стэнфордского университета обнаружили, что плотность одного типа рецепторов в мозге связана со структурой областей, важных для математических и читательских навыков у детей. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Речь идёт о NMDA-рецепторах - белках на поверхности нервных клеток, которые реагируют на глутамат, главный "возбуждающий" химический посредник мозга. Эти рецепторы играют ключевую роль в пластичности - способности связей между нейронами меняться под влиянием опыта.

В исследовании участвовал 991 ребёнок 7-14 лет без особенностей развития. Сначала анализировали данные 760 детей (средний возраст 9,7 года, 275 девочек) из проекта Healthy Brain Network, затем результаты проверили на независимой выборке из 231 ребёнка (средний возраст 9,2 года, 98 девочек) из исследований Стэнфорда. Дети проходили стандартные тесты на счёт, решение задач, чтение слов и понимание прочитанного, а также МРТ-сканирование мозга.

Исследователи сопоставили объём серого вещества в 218 областях мозга с успеваемостью по математике и чтению, а затем сравнили эти данные с атласом распределения 19 нейромедиаторных систем, построенным по ПЭТ-сканам взрослых. Из 19 систем только NMDA-рецепторы показали устойчивую связь в обеих группах детей: области с более высоким объёмом серого вещества, связанным с успехами в учёбе, чаще были богаты этими рецепторами. Связь была умеренной - распределение NMDA-рецепторов объясняло от 8 до 20% различий между областями мозга.

Другие системы, включая дофаминовую, ацетилхолиновую, серотониновую и ГАМК, дали более слабые или противоречивые результаты. Например, связь с ацетилхолином и гистамином для математики проявилась только в одной выборке.

Для математики связь с NMDA-рецепторами охватывала несколько сетей мозга, включая сеть пассивного режима работы (активна, когда человек не сосредоточен на задаче), сеть значимости (отвечает за выделение важных стимулов) и сеть зрительного восприятия высокого уровня. Для чтения устойчивая связь ограничивалась сетью, участвующей в распознавании письменных слов.

Математические и читательские баллы сильно коррелировали - то есть были статистически связаны, что само по себе не доказывает причинности. Дополнительный анализ показал, что связь с NMDA-рецепторами в основном отражает общую для обоих навыков структуру мозга. Авторы предполагают, что глутаматная сигнализация может быть общей биологической основой учебных способностей, но проявляется через разные системы в зависимости от навыка.

Важное ограничение: учёные не измеряли NMDA-рецепторы или глутамат у самих детей. Карты рецепторов взяты из более ранних снимков 1200 здоровых взрослых, а мозг детей меняется по мере развития, поэтому взрослые карты могут не полностью отражать детскую картину. Кроме того, анализ сравнивал закономерности по областям мозга, а не рецепторы у конкретных детей, поэтому нельзя утверждать, что дети с большим числом NMDA-рецепторов лучше считают или читают. Исследование было одномоментным (поперечным) и включало только типично развивающихся детей 7-14 лет, так что оно не показывает, влияет ли глутаматная сигнализация на развитие этих навыков.

Источник: PsyPost