子供時代に起こる不思議な変化と成長について科学的に解説

目の色が変わる不思議

ハンク・グリーン氏：子供たちは奇妙です。鼻のなかにクレヨンを突っ込んだり、土を食べたりといった奇妙なことをするというだけではなく、人間は幼児期から成人になるまでにたくさんの変化を経験して行くゆえに奇妙と言えるのです。

例えば乳歯がその一例です。あなたが誕生してから数年の間に体内ではたくさんの変化が起きています。そのうちのいくつかはとても奇妙なのです。

多くの赤ちゃんは生まれた時、青い目をしています。そして安定した色に落ち着くまで、その色を変えることができるのです。

目の色は、ストロマと呼ばれる虹彩の外側の色素により影響を受けます。この場合はメラニンと呼ばれる色素のことを言い、それは髪や皮膚の色にも影響を与えます。

それは特別な細胞で、メラニンを作り出したり貯めたりするので、メラニン細胞と呼ばれています。メラニンは光をさまざまに反射したり吸収したりします。それは色素の量や、異なる目の色を生み出す、虹彩のメラニン細胞の分布によって異なります。

青い目にはほとんど色素はありません。緑や薄茶色の目には少しの黄色と茶色の色素があります。茶色の目には、わかると思いますが、茶色の色素が沢山あります。多くの新生児、とくに一般的に色素の量が一生少ない白人種は、眼球にある色素が少ないために、目が青く見えるのです。

時間が経つにつれて、いくらかの人のメラニン細胞はもっと色素を生み出すようになるので、子供時代を通してゆっくりと目の色が変わっていきます。この現象は大体5歳くらいになるとその速度が落ちます。しかし、なかには後に目の色が変わる人もいるのです。

この減少にはさまざまなバリエーションがあります。なぜなら科学者によると、目の色を決めるのに16の遺伝子が関わっているからです。

脳細胞の発達と死滅

子宮内にいる赤ちゃんの脳は、神経発生と呼ばれるプロセスのなかで、ニューロンと呼ばれる脳細胞を過剰に産出します。

あなたが生まれる前に、約半分の新しいニューロンはアポトーシスと呼ばれるプロセスのなかで、自然に死滅します。言ってしまえば、細胞が死ぬプログラムがされているのです。

科学者はアポトーシスは、ちゃんと機能するように正しいニューロンを繋げられるように脳を助ける上で、とても大切な役割を果たしているといいます。すべての細胞はプログラムされていて、脳がタンパク質信号を用いてスイッチを切ったり入れたりしているのです。

例えば、発達しているニューロンが正しい細胞に向かって発達して繋がったものをシナプスと言います。それは神経栄養因子と呼ばれるタンパク質を受け取り、アポトーシスから守ってくれるのです。正しく繋がらないニューロンはこの神経栄養因子を受け取らないために、死滅してしまうのです。

あなたが生まれる頃には、脳の神経発生とアポトーシスはほとんど終わっています。しかし配線はまだ終わってはいません。脳は引き続きこれらのシナプスの繋がりの調整を、子供時代を通して行っていきます。

子供の時、必要以上にずっと多くのニューロンの繋がりがあります。一番多く使われた繋がりは安定し、守られるため、脳は引き続きそれらと信号を取り、使われなかった余分な繋がりは小膠細胞と呼ばれる、脳の免疫細胞により取り除かれます。小膠細胞は余分な繋がりを包み込み、ニューロンから離し、細胞の破片をなくしてしまいます。

これによりニューロンは、よく使うシナプスを安定させ、新しいシナプス繋がり発達することができるようになるのです。

赤ちゃんの頭が大きいのはなぜ？

あなたが生まれた時、体に比べて頭が非常に大きかったでしょう。

新生児の脳は、すでに成人の4分の1の大きさがあります。しかし、身体の大きさは成人と比べればずっと小さく、2歳になる頃にその脳はすでに成人の脳の75パーセントにまで大きくなります。

生まれてからはニューロンがたくさん育つことはないとお話ししましたから、これはおかしく聞こえるかもしれません。しかし実際あなたの脳はほかの種類の脳細胞を生み出しているのです。それらはグリア細胞と呼ばれます。

それはニューロンを支え、維持します。しかし、頭蓋骨が覆い守っているにもかかわらず、どうして脳はそれほど育つことができるのでしょうか。

実は、我々は幼児の頭蓋骨にあるソフトスポット、泉門を発達させるのです。

その部分の頭蓋骨はまだ繋がっていないので、動かすことができ、赤ちゃんの頭は少し圧縮することができるので、産道から出てくることができるのです。

ほかの霊長類と比べて人間のソフトスポットは幼児期の比較的遅く、大体2歳頃に繋がります。それゆえに脳が段階的に育ち発達するスペースがあるのです。

ですから巨大な赤ちゃんの頭は拡張し、成長する脳をすべておさめることができます。そして残りの身体の部分は後からそれに追いつくのです。

人間の成長と脳のエネルギー消費

ほかの哺乳類に比べると、人間の赤ちゃんは成長が非常に遅いです。

人間の幼児期は長く、小さい子供はたくさんの世話が必要とされます。長期にわたり幼いままでいることが、なぜ発達において有利になるのかを理解するのは難しいように思えます。

しかし、ある科学者はこの謎を解明できたと主張しています。我々の脳はたくさんのエネルギーを消費します。さまざまな大学から来たある研究者のチームは、脳が人生のさまざまな段階でどれだけのエネルギーを必要とするかの仮定を立てました。

彼らはとくに29人の子供たちのなかでどれくらいのグルコースが脳内で消費されているかを調べ、それを彼らの体が1日の間で必要とするエネルギーと比べました。そして7人の若い成人の脳が消費するグルコースと比較しました。

驚くことに、彼らは、人間が生まれた時すでに脳は大きいにもかかわらず、ほとんどのエネルギーを消費しているわけではないということを発見しました。そして5歳くらいになると、つまり幼少期の成長比率がもっとも緩やかになった時、その脳は身体の安静時代謝の約3分の2のエネルギーを消費しているのです。

この頃、あなたの脳はニューロンの繋がりを安定させたり取り除いたりしています。それゆえ科学者は脳を形成しているときに大量のエネルギーを消費するために、成長するなどの身体のほかのプロセスは速度が遅くなると考えています。一度脳のエネルギー消費が少なくなると、最終的な成長スパートが始まるのです。それが思春期です。

赤ちゃんの身体の温め方

みなさん身震いされた経験があると思います。

簡単にいうと、寒いときに脳が筋肉に対して素早く収縮させたりリラックスさせたりするように信号を送ります。そのプロセスにより熱が生み出され、身体が温かくなるというわけです。

しかし、3ヵ月未満の赤ちゃんはそのシステムがまだ発達してないので、筋肉が震えることがなく、そのためそれとは異なる方法で温かさを保たなければなりません。

赤ちゃんには褐色脂肪と呼ばれる、たくさんの血管を含む特別な脂肪、また、ミトコンドリアと呼ばれる、エネルギーを作り出す細胞小器官が多くあります。ですから、赤ちゃんが寒くなると、胸、肩、背中などにある褐色脂肪を燃やし、それにより熱エネルギーが生み出されるため、身体が温まります。

このすべてのプロセスを「非ふるえ熱産生」と言います。これは冬眠する動物を温める助けとなる手段と同じです。これは非常に重要です。なぜなら赤ちゃんはとくに寒さには敏感だからです。彼らは自分で服を着ることもできませんし、冷たいものから離れることもできません。ですから温かい状態でいるための手段が必要なのです。