Пионерные исследования изображений активности фетального мозга Недоношенные дети более склонны к развитию таких проблем, как аутизм или синдром дефицита внимания и гиперактивности; они чаще

Пионерные исследования изображений активности фетального мозга Недоношенные дети более склонны к развитию таких проблем, как аутизм или синдром дефицита внимания и гиперактивности; они чаще испытывают трудности в школе. В новом исследовании, ставшем одной из первых работ, изучающих активность мозга человеческого плода, предполагается, что лежащие в основе подобных заболеваний неврологические нарушения могут начинать формироваться в утробе матери. Полученные результаты дают нам первые прямые доказательства изменения функционирования мозга у плода, рождающегося недоношенным; эти факты могут, в конечном итоге, указать на способы преодоления последствий подобных ранних повреждений, или даже помочь предотвратить их.

В новом исследовании нейробиолог Moriah Thomason из Детройта и её коллеги сообщают о различиях в том, как определенные участки мозга взаимодействуют с остальными у плодов, которые позднее родились недоношенными по сравнению с плодами, родившимися в срок. Хотя результаты являются лишь предварительными, поскольку исследование было небольшим по объёму, исследователи говорят, что работа иллюстрирует потенциал (и проблемы) такой формирующейся области науки, как нейровизуализация плода. "Эти передовые инструменты дают нам в первый раз возможность исследовать возникновение неврологических нарушений, которые происходят в утробе матери", — говорит Catherine Limperopoulos, педиатр и нейробиолог Национального детского центра в Вашингтоне, округ Колумбия.

Учёные использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для исследования активности мозга у 32 плодов. Беременные мамы стали участниками гораздо большего, долгосрочного исследования по изучению развития мозга во главе с Thomason . "У большинства матерей беременность протекает нормально, но они являются представителями населения с уровнем дохода ниже среднего, что повышает риск преждевременного рождения и появления нарушений в развитии", — говорит она. В конечном итоге, недоношенными родились 14 плодов.

Подход команды ученых опирался на методы, разработанные в последнее десятилетие, направленные на изучение "функциональной взаимосвязи" в мозге взрослого человека при помощи фМРТ для определения тех областей мозга, что проявляют координированную активность в случаях, когда объект не занят какой-либо конкретной задачей. Эта активность отражает, что данные области интенсивно взаимодействуют и обмениваются информацией.

В мозге плодов, рожденных впоследствии недоношенными, выявлялась одна особенность: небольшой участок левого полушария в области, впоследствии преобразующейся в языковой центр, обладал более скудными межнейронными связями с остальными областями мозга. "То, что они могут определить это различие в нейронных связях так рано — это нечто удивительное", — считает Hao Huang, изучающий неонатальное развитие мозга в университете Пенсильвании. — "Как правило, благодаря раннему детектированию проблемы можно добиться более благоприятного исхода при принятии мер по вмешательству". Проблемы с речью достаточно распространены у недоношенных детей; Thomason планирует вести наблюдение за этими детьми, за тем, как они развиваются.

Предыдущие исследования уже описывали нарушения межнейронных взаимодействий в мозге недоношенных детей, однако эти наблюдения были сделаны лишь после рождения, что оставляло открытым вопрос о влиянии стресса, кислородного голодания и других факторов на мозг в ходе вынашивания. Однако Thomason и ее коллеги не только обнаружили, что ухудшение начинается раньше; они также нашли намек на причину происходящего. У преждевременно родивших матерей было выявлено более интенсивное воспаление в плацентарной ткани, из-за чего ученые стали подозревать, что определенную роль в данном вопросе может играть материнская инфекция или воспалительный процесс.

Еще совсем недавно такое исследование было бы невозможным. Одна из самых больших проблем в фетальной нейровизуализации является то, что плод — это подвижная мишень. "Плод имеет очень много степеней свободы", — говорит Veronika Sch?pf, математик Грацского университета из Австрии, разрабатывающая вычислительные инструменты для нейровизуализации плода. Это довольно серьезная проблема, поскольку сканирование МРТ похоже лишь на стопку блинов — будто бы тонкие ломтики аккуратно сложены поверх друг друга. Любое движение мешает проведению исследования. Однако Sch?pf признается, что более подходящие алгоритмы помогают ученым склеивать вместе срезы, полученные под немного разными углами из-за движения объекта. В то же время, МР-томографы стали быстрее, что позволяет собирать больше срезов в более короткие сроки. "Это впечатляет", — говорит Thomason, поскольку данный подход позволяет получать больше данных в те моменты, когда плод неподвижен.

Мозг плода, с другой стороны, также является подвижным объектом. Его анатомия постоянно меняется в ходе созревания, а это означает, что исследователям необходимы шаблоны и атласы для идентификации различных стадий развития, чтобы иметь возможность их сравнивать. Несколько исследовательских групп по всему миру в настоящее время как раз разрабатывают такие пособия.

Huang считает, что способность визуализировать фетальный мозг также открывает двери для вопросов фундаментальной науки. В ходе беременности человеческий мозг из простой трубки, заполненной жидкостью, превращается в сложный орган, готовый к восприятию и взаимодействию с внешним миром. То, как этот процесс разворачивается, во многом остается загадкой, и Huang стремится исследовать вопросы о том, каким образом и в течение какого периода нейронные сети зрелого мозга развиваются и становятся активными.

Комментарии: