开创性研究发现在婴儿出生前后急剧变化的大脑活动

(2024-12-06 09:27:13)

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开创性研究发现在婴儿出生前后急剧变化的大脑活动

By Emily Cooke

published 17 hours ago

Neuroscience

新的大脑扫描已经显示在大脑的几个区域内的神经元跨诞出生变得显著更活跃的。

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新的研究已经表明在某些大脑区域内的神经元活动跨出生显着的增加。(Image credit: Image taken by Mayte Torres via Getty Images)

科学家们已经提供前所未有的跨出生在大脑中神经元的活动如何变化的探究。

在一项新的研究中，研究人员分析了来自 140 名胎龄在 25 至 55 周之间胎儿和婴儿收集的 184 份大脑扫描。一个典型的怀孕持续大约 40 周，因此这些数据集给研究人员了一个出生前后大脑看起来像的样子的良好快照。

扫描揭示在大脑一定区域内的神经元的活动跨出生显著的增加。这些区域包括对处理外部刺激如视觉和声音以及协调运动是负责的感觉运动网络。它们还包括皮层下网络，它就像来自不同大脑区域的一个信息中继枢纽一样行为。

出生后，婴儿突然的被暴露到来自外界的一个宏大量感官输入——往往是医院设备的哔哔声、他们的父母的气味和照在他们上的灯光。他们的大脑不得不准备好并能够来适应子宫外的这个嘈杂世界。然而，按照 11 月 19 日发表在公共图书馆生物学（PLOS Biology）杂志上的这项新研究的作者，直到现在为止关于跨出生大脑活动实际上如何变化几乎不知道。

该研究的主要作者、纽约大学朗格尼健康学院的博士后研究员姬兰馨告诉生活科学杂志， “出生是人类生命中最重要的事件，从在子宫内 [子宫] 到外部环境真的是一个急剧的变化，如此跨整个身体有很多变化，包括大脑” 。

十多年来，姬的同事用功能磁共振成像（fMRI）建立了胎儿和婴儿的大脑扫描的详细数据集。这项技术通过监测多少含氧血液正在流经器官和这样被不同区域的神经元使用来间接测量大脑活动。

姬说，典型的科学家通过让一个人很静止躺在一个管形扫描仪内进行功能磁共振成像。然而，来获得一个胎儿大脑活动的清楚信号是艰难的，特别是鉴于他们在子宫内移动着。

为克服这一挑战，研究人员用一个直接的放在他们的母亲腹部上的软磁线圈扫描了胎儿的大脑。然后，他们用各种分析技术包括人工智能（AI）来抵消掉胎儿移动着的影响。去除掉了这些噪音，他们可以重建在胎儿的大脑中展开的神经活动。

研究作者发现了感觉运动网络、皮层下网络和大脑的上额叶网络中的神经元是在那些跨出生变得显著的更活跃的中。 (Image credit: Evgenii Kovalev via Getty Images)

除了在感觉运动和皮层下网络中观察到的影响外，研究人员还注意到跨出生在“上额叶网络”中的大脑活动显著的增加。这个由连接的大脑区域的网络调节更复杂的认知技能例如工作记忆，这使人们来在短期内记住事物——例如当他们正在思考过一个数学问题或经历一组方向时。

姬说，“上额叶皮层中的变化有点超出我们的期望，因为我们相信额叶在童年时期更晚发育”。因此，需要更多的研究来解释这些新发现。

值得注意的是，尽管研究人员观察到跨出生功能连接性中急剧的、显著的增加，但这些神经元之间的沟通效率远更逐渐的增加。换句话说，神经元被与其他更多神经元联系，但一个有效的网络还没有被精炼。