Вчені з’ясовують, як мозок дитини перебудовується під час народження

Нове дослідження досліджує траєкторію розвитку глобальних функціональних нейронних мереж до та після народження. Дослідження, нещодавно опубліковане в журналі PLOS Biology під керівництвом Лансінь Цзі та Моріа Томасон з Медичної школи Нью-Йоркського університету, показує, що дані зображень мозку плодів і немовлят демонструють швидке зростання функціонального зв’язку між областями мозку в глобальному масштабі. народження. Цей сплеск може відображати нейронні процеси, які дозволяють мозку адаптуватися до зовнішнього середовища.

Розуміння послідовності та часу розвитку функціональної мережі мозку на початку людського життя є критично важливим. Проте залишається багато питань щодо того, як функціональні мережі людського мозку виникають і розвиваються під час переходу від народження.

Щоб заповнити цю прогалину в знаннях, Томасон і його колеги використали великий набір даних функціональної магнітно-резонансної томографії для моделювання траєкторій розвитку функціональних мереж мозку, що охоплюють 25-55 тижнів постконцептуального гестаційного віку. Остаточна вибірка включала 126 сканувань плоду та 58 сканувань немовлят від 140 суб’єктів.

Регіональні відмінності в підключенні мозку

Дослідники спостерігали чіткі закономірності росту в різних регіонах, показуючи, що нервові зміни, які супроводжують перехід від народження, неоднакові в мозку.

Деякі області показали мінімальні зміни у функціональному зв’язку в стані спокою (RSFC) — кореляції між залежними від рівня кисню в крові сигналами між областями мозку, коли не виконується чітке завдання. Але інші області показали різкі зміни в RSFC при народженні. Підкіркова мережа, сенсомоторна мережа та верхня лобова мережа виділяються як регіони, які зазнають швидкої реорганізації на цій стадії розвитку.

Підкіркова мережа як комунікаційний центр

Додатковий аналіз підкреслив підкіркову мережу як єдину область, яка продемонструвала значне підвищення ефективності зв’язку в сусідніх вузлах. Підкіркова мережа являє собою центральний вузол, який передає майже всю вхідну та вихідну інформацію до кори та з неї та опосередковує зв’язок між корковими областями.

З іншого боку, спостерігалося поступове збільшення глобальної ефективності в сенсомоторних і тім’яно-лобових областях протягом періоду від плоду до новонародженості, можливо, відображаючи встановлення або зміцнення зв’язків, а також усунення надлишкових зв’язків.

За словами авторів, ця робота розкриває фундаментальні аспекти раннього розвитку мозку і закладає основу для майбутніх досліджень впливу факторів середовища на цей процес. Зокрема, подальші дослідження можуть виявити, як такі фактори, як стать, недоношеність і пренатальні негаразди, взаємодіють із часом і моделями росту розвитку мозкової мережі дітей.

Автори додають: «Це дослідження вперше документує значні зміни функціональних мереж мозку під час переходу від народження. Ми спостерігаємо, що моделі росту є регіонально специфічними, де деякі ділянки функціонального коннектома демонструють мінімальні зміни, тоді як інші демонструють різке збільшення при народженні».