Неймовірний погляд на людський мозок під час переходу від утроби до зовнішнього світу відкрив шокуючий сплеск росту.
Протягом перших кількох місяців життя немовляти, як показують сканування мозку, раптова хвиля сенсорної інформації спричиняє формування мільярдів нових нейронних зв’язків, яких не було в утробі матері.
Попередні дослідження окремо аналізували плоди та новонароджених, але це нове дослідження розглянуло мозок 140 осіб на обох етапах – до та після народження. Датасет включає 126 пренатальних сканувань, починаючи з приблизно 6 місяців після зачаття, і 58 постнатальних сканувань, протягом перших трьох місяців після народження.
“Ми маємо унікальну можливість дослідити зміни в мозку через народження завдяки цьому одному з найбільших довготривалих датасетів”, – сказала нейробіолог Ланксінь Цзі з Нью-Йоркського університету (NYU) в коментарі для ScienceAlert.
“Несподівано, ми досі маємо значну прогалину в розумінні того, як змінюється людський мозок у цей вирішальний період розвитку.”
Головний дослідник Морія Томасон з NYU є лідером у дослідженнях фетальної МРТ, і вона вже багато років проводить сканування мозку матерів та їхніх дітей. Дослідження фетальної МРТ піддаються спотворенням і втраті сигналу, оскільки вчені вимірюють рівень кисню в крові мозку, що може не дати точного зображення всіх нейронів, які зв’язуються.
Тим не менш, це перше значне дослідження, яке вивчає, як змінюється функціональна активність мозку під час переходу через народження.
“Наші результати показують, що народження – це не просто продовження росту мозку в утробі, а окремий, трансформаційний етап, який впливає на майбутні когнітивні та поведінкові результати”, – пояснив Цзі.
Зміни в функціональній зв’язності після зачаття. У 140 осіб, які брали участь у дослідженні, народження відбулося в середньому через 38,5 тижнів після зачаття. (Цзі та ін., PLOS Biology, 2024)
Протягом тижнів після народження моделі показують сплеск нейронних зв’язків, що вказує на те, що мозок активно намагається обробити та інтегрувати нові види інформації.
Але не всі області мозку зазнають однакових змін. Після народження деякі мережі мозку розвиваються з особливою складністю, створюючи безліч нових нейронних зв’язків.
Це особливо стосується примітивних підкіркових регіонів, які є частиною центрального хабу, що відповідає за базові функції життєдіяльності, такі як моторний контроль, дихання, моргання, здригування та травлення.
Частини лобної кори також зазнають значних сплесків росту після народження, як і кілька нейронних мостів, що з’єднують різні частини мозку, наприклад, двобічні сенсомоторні області, які інтегрують сенсорну інформацію для регулювання моторного контролю.
Нові дані підтримують гіпотезу про те, що в утробі людський мозок має базові нейронні мережі, які займаються “місцевими” завданнями. Однак після народження ці “місцеві справи” стають “глобальними”, взаємодіючи з мережами, що знаходяться набагато далі.
Після цього початкового сплеску росту, мозок новонародженого поступово проходить реорганізацію, щоб скоротити неефективні шляхи між мережами та зміцнити інші. В результаті відбувається величезна зміна у тому, як мозок “проводить” зв’язки.
Народження – це один з найважливіших етапів у житті людини, і з розвитком нейровізуалізації вчені наближаються до можливості спостерігати, як цей момент розгортається в найважливішому органі.
“Це дослідження закладає основу для майбутніх робіт щодо часового розвитку функціональних мереж мозку в перинатальний період”, – сказала Цзі в коментарі для ScienceAlert.
“З цього дослідження можна уявити подальші роботи, що вивчатимуть, як фактори, такі як стать, недоношеність і переднатальні труднощі, взаємодіють з часом і зразками росту мереж мозку дітей.”