Bebe su misterij: dođu na svijet ne znajući govoriti, hodati ni tražiti password za Wi-Fi, i onda u nekoliko kratkih godina postaju bića koja suvereno vladaju touchscreenovima tableta i onim slatkim debelim prstićima sweepaju po omiljenim TikTok kanalima. No, ono što se događa u njihovim glavama dok u prvih par tjedana i mjeseci leže u krevetiću i nepomično zure u strop, smiješe se licima odraslih koji se nadvijaju nad kolijevku i prate pogledom pokrete vlastitih šaka, ostalo je dugo izvan domašaja znanosti. Sve do sada.

Zahvaljujući razvoju magnetske rezonancije prilagođene upravo najmanjim korisnicima, znanstvenici sada prvi put mogu „zaviriti u bebinu glavu“ i promatrati kako se razvijaju dječji mozak, kognicija, senzorika i memorija u prvim mjesecima života. Sve više se čini da je u tim glavicama aktivnost veća i živahnija nego u razvojnom odjelu nekog IT-startupa.

Zašto baš MRI, a ne CT ili EEG?

MRI (Magnetic Resonance Imaging, magnetska rezonancija) posebno je pogodna za snimanje dječjeg mozga u istraživačkim projektima jer ne koristi ionizirajuće zračenje, za razliku od CT-a koji se temelji na rendgenskim zrakama, što ga čini manje prikladnim istraživačkim alatom za dječju dob.

MRI je sigurna i bezbolna metoda, a omogućuje vrlo detaljan prikaz unutrašnjih struktura mozga, uključujući duboke regije poput hipokampusa. Za razliku od EEG-a, koji mjeri samo površinsku električnu aktivnost mozga i ne može točno odrediti odakle signal dolazi, MRI pokazuje gdje se i kako odvija razvoj mozga – jasno, dubinski i bez opasnosti od ionizirajućeg zračenja. Zbog toga je MRI danas nezamjenjiv alat u istraživanju razvoja dječjeg mozga, posebice kada se primjenjuju njegove brojne varijacije i tehnološke nadogradnje.

Snimanje mozga pomoću standardnih tehnika MRI nije kratak i brz postupak: može potrajati i do sat vremena, pri čemu je potrebno da glava svo vrijeme bude posve nepomična kako bi se osigurala preciznost i adekvatna rezolucija. Zato se kod malih "pravih" pacijenata kod kojih postoji potreba snimanja u dijagnostičke svrhe MRI snima tako što se bebe medikamentozno uspavljuje (uvede u anesteziju).

Stoga se MRI donedavno nije koristila u istraživačke svrhe kod dojenčadi, premda je već desetljećima poznata i sigurnosno prihvaćena tehnologija za prikaz struktura i aktivnosti mozga. Razlog je - kako je rečeno - banalan: male bebe baš i ne surađuju u istraživanjima. Vrište, miču se, ne može im se objasniti što znači "budi posve miran 30 minuta u polumračnom metalnom tunelu". Čak i ako se uspije postići prividno smirivanje, pokreti glavice ili nepredvidivo budno stanje mogu uništiti cijelo snimanje.

Koreografiranje snimanja

S obzirom da kompletno uspavljivanje (anestezija) nije pogodna opcija kada se radi o zdravoj djeci čiji se mozak snima u svrhu istraživanja, znanstvenici su morali biti domišljati: izrađeni su posebni nosači za glavu koji sprječavaju neželjene pokrete, razvijeni su reducirani protokoli snimanja koji traju znatno kraće od standardnih, a uređaji su opremljeni sofisticiranim sustavima za zvučnu izolaciju kako buka uređaja ne bi preplašila dijete. Često se koristi i "vježbanje MRI-a" prije pravog snimanja, kako bi se dijete naviklo na prostor i zvukove stroja, iako se stvarni sken najčešće odvija dok dijete spava.

Cijeli proces se pažljivo koreografira: beba mora biti nahranjena, umirena i uljuljkana na spavanje taman prije snimanja. Neki timovi čak koriste rutinske obrasce hranjenja i uspavljivanja koje roditelji koriste kod kuće kako bi povećali šanse za uspješno i mirno skeniranje. Tako se može postići i da čak i sasvim mala beba, ako je zadovoljna, smirena i uspavana u pravom trenutku, može utonuti u istraživački svijet MR slikanja bez stresa i nepotrebnih ponavljanja.

I... što nam MRI može reći o dječjem mozgu?

Mnogo više nego što se ranije mislilo. Već u dobi od tri do šest mjeseci dojenački mozak pokazuje aktivnost složene mreže slične onoj kod odraslih, uključujući i tzv. "default mode network", neuronsku mrežu povezanu s introspekcijom, samosviješću i unutarnjim promišljanjem. To je otkriće koje znatno mijenja dosadašnje shvaćanje o tome kada počinje svijest i kompleksna obrada podataka u ljudskom mozgu. Prisutnost takvih mreža tako rano sugerira da bebe već u prvim mjesecima života razvijaju temeljne kognitivne strukture potrebne za kasnije emocionalno i socijalno funkcioniranje.

Uz to, neke studije pokazuju da je i hipokampus – ključna struktura za formiranje memorije – aktivan u vrlo ranoj dobi. Iako nije u potpunosti razvijen, u stanju je kodirati i pohranjivati jednostavne informacije o svijetu oko sebe. Time se otvara mogućnost da djeca već u prvim tjednima i mjesecima života stječu iskustva koja na neki način ostaju zabilježena, iako kasnije u životu nisu dostupna svjesnom prisjećanju. Jer, unatoč tome što bebe u svojim mozgovima vrlo rano počinju stvarati memorijske "zapise", kasnije u životu neće moći prizvati sjećanja iz tog razdoblja.

Čini se da fenomen infantilne amnezije – nemogućnost prisjećanja najranijih doživljaja – možda nije posljedica nedostatka same memorije, već nedostatka jezičnog i simboličkog aparata za kodiranje tih iskustava. Drugim riječima, uspomene postoje, ali ne možemo ih imenovati, prepričati niti prepoznati jer nisu strukturirane kroz narativ i jezik. Tek kad se jezične sposobnosti razviju, počinje i trajno pohranjivanje autobiografskih sjećanja, dok prethodna ostaju zaključana u dubinama podsvjesnog.

Kuda to vodi?

Magnetsko rezonantno skeniranje mozga djece u najranijim fazama neurološkog sazrijevanja moglo bi pomaknuti granice u mnogim područjima: od ranog otkrivanja autizma i razvojnih poremećaja, preko ranog praćenja kognitivnih i jezičnih sposobnosti, do boljeg razumijevanja kako djeca razvijaju empatiju, emocionalnu regulaciju i socijalnu percepciju.

Zahvaljujući magnetskoj rezonanciji sada možemo gledati kako se mozak razvija već u ranoj dojenačkoj dobi. Moguće je u stvarnom vremenu pratiti kako nastaju složene mreže koje upravljaju našim emocijama, osjetima i društvenim ponašanjem, i to dok se još formiraju. Također omogućuje otkrivanje odstupanja u razvoju tih mreža, što može signalizirati rizične faktore puno prije nego što bi to bilo vidljivo ponašajno.

Takav uvid nam otkriva kako se razvijaju ključne funkcije mozga poput prepoznavanja lica, razumijevanja govora, reagiranja na druge ljude i povezivanja sa svijetom oko sebe, a sve to još i prije nego dijete izgovori ijednu riječ.

Što možemo naučiti?

Umjesto da o razvoju djece zaključujemo tek kad progovore ili prohodaju, sada imamo priliku gledati što im se događa u mozgu i prije nego što mogu reći "mama" ili "neću brokulu". Kao da čitamo roman koji se tek ispisuje tintom koja se još suši pred našim očima. Iako djeca neće pamtiti prve stranice svojega životnog romana, zahvaljujući novim tehnologijama imamo priliku zaviriti iza kulisa i pratiti kako se postavlja scenografija za buduću osobnost, znatiželju, jezik i osjećaje koji tek dolaze.

Ovakav uvid u rani razvoj dječje kognicije ima potencijalnu vrijednost ne samo za pedijatre i neuroznanstvenike, već i za inženjere koji razvijaju algoritme umjetne inteligencije. Promatranjem kako se biološki mozak uči, povezuje informacije i prilagođava već u najranijoj fazi, istraživači pokušavaju replicirati te obrasce kako bi stvorili sofisticiranije, prilagodljivije i intuitivnije digitalne sustave. Umjesto da umjetnu inteligenciju gradimo samo na pravilima i podacima, možda bismo to  trebali učiti od beba – kako učiti, promatrati i razumijevati svijet odozdo prema gore, a pritom se razvijati i napredovati, baš kao što to čini mozak u pelenama.