婴儿的大脑如何为外界做准备

婴儿的大脑如何为外界做准备

发展中的大脑不仅仅是成年人的精简版本,而是为外部世界做好准备的独特设计。 它具有结构和功能,其唯一的作用是建立出生后所需的基本电路,一旦完成任务就消失。 通过研究过早出生的婴儿,我们知道,即使在这个非常早期的阶段,大脑也是非常活跃的,但是对于这个时代来说是非常特殊的。

动物研究 已经表明,不成熟的脑细胞自己消失,有点像心脏起搏细胞。 这些细胞的发射是非常协调的,所以它可以提供大脑的神经回路的布线和维护的初步指示。 这些是基本的初始步骤,如果中断或扰乱, 可以改变大脑成熟的整个过程。 鉴于它们的重要性,我们想在早产新生儿中研究这些步骤。

爆发的活动

由于大脑内的神经元使用电信号彼此沟通,我们可以使用位于头部的脑电图(EEG)传感器来测量这种活动的“脑电波”。 伦敦大学学院的一些人在过去的20年里成功地使用了这种方法 癫痫发作期间的活动 并研究宝宝的大脑如何处理 触摸和痛苦 甚至在正常分娩之前。

脑电图还可用于记录休息时早产儿大脑的活动情况 显示 它包含了其他时间通常看不到的巨大爆发。 但是,尽管我们很早就知道脑电图的活动是什么样子,但当它发生时,我们从来不知道活动实际发生在大脑的哪个位置。

解决这个问题的关键是将脑电记录与功能磁共振成像(fMRI)相结合。 当大脑中的神经元发生火灾时,它们需要燃料(氧气和葡萄糖),这些燃料通过血流进入“活动”区域。

使用功能磁共振成像,有可能精确测量整个大脑的氧气和血流量水平的变化,精确度为几毫米。 但这只是在MRI扫描仪和相对缓慢的血流变化允许的时间范围内。 因此,EEG(可以测量快速的电活动但是很难找到它)和fMRI(测量耦合的缓慢的血流反应但能够精确地定位它)的组合是理想的,以发现活动的爆发来自哪里早产儿的大脑。

“岛”发现

这种实验从来没有做过,我们知道这将是非常具有挑战性的,所以我们与伦敦国王学院的一个团队合作,他们在fMRI方法方面有丰富的经验和知识。 我们记录了十个早产儿的脑部活动,同时他们自然地用这两种技术睡着了。

而我们研究的第一个数据, 发表在eLife,提出了过早的脑电波产生的地方。

每个婴儿在脑电图中都有频繁的活动爆发,并且通过功能磁共振成像我们可以看到他们大多数是从一个被称为隐藏的金字塔形脑区域 岛上。 这是一个皮层岛屿(“insula”是岛屿的拉丁语),它在成人中涵盖了非常不同的角色,因为它将基本的身体信息与情绪,认知和动机信号组合在一起。

我们在研究中表明,这个特定的大脑区域 - 到目前为止一直没有给予足够的重视 - 在产生影响正在发育的大脑的关键活动中也扮演着重要的角色。 事实上,它比其他大脑区域增长得更快,并在子宫妊娠的最后三个月与大脑的其他部分形成联系。 宝宝多早产 娱乐药物使用 在怀孕对这个大脑区域有不利的影响。

在许多欧洲国家,特别是在英国,早产率在上升,在22-25孕周出生的婴儿数量在近几年被承认接受重症监护 已经增加了44%.

由于医院护理的现代进展,这些婴儿更有可能生存,但他们面临更大的神经发育问题风险。 这可能是因为他们出生得太早,他们的大脑还没有准备好,因为它仍然经历着在子宫受保护环境中应该发生的发展步骤。 因此,早产大脑更容易受伤,可能导致残疾。

谈话因此,了解发展中大脑如何运作以告知照顾弱势群体至关重要。 我们的研究结果可能为监测早产儿大脑及其活动如何发展提供新的令人兴奋的机会,并对早期损伤如何最终导致残疾有了新的认识。

作者简介

MRC研究员Lorenzo Fabrizi, UCL 以及脑发育中心临床高级讲师Tomoki Arichi, 伦敦大学国王学院

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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