Нове дослідження проливає світло на роботу мозку плоду

Сучасне обладнання та спеціальні алгоритми дозволяють вченим досліджувати активність мозку плодів.

Діти, народжені раніше терміну, як правило, частіше страждають від неврологічних порушень, наприклад, від аутизму або синдрому дефіциту уваги і гіперактивності. Вчені з Університету Вейна (Wayne State University), Єльської медичної школи (Yale School of Medicine) та Університету штату Мічиган (Michigan State University) зробили функціональну МРТ плодам і виявили, що ці проблеми починаються ще в материнській утробі. Можливо, в майбутньому нові дані допоможуть лікувати неврологічні порушення на ранніх стадіях або зовсім запобігати їх появі. Результати дослідження опубліковані в журналі Scientific Reports.

Дослідники показали, що у недоношених дітей ділянки мозку обмінюються інформацією інакше, ніж у тих, хто народився вчасно. Вибірка була невеликою, тому робити далекосяжні висновки не можна, але робота демонструє, яких результатів можна домогтися за допомогою нейровізуалізації. «Ці сучасні інструменти вперше надають нам можливість відстежити виникнення неврологічних пошкоджень в утробі матері», - говорить дитячий нейробіолог Дитячого національного медичного центру у Вашингтоні (Children's National Medical Center) Катерина Лімперопулос (Catherine Limperopoulos).

Члени наукової групи вивчили активність мозку 32 плодів за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії. «У більшості вагітність протікала нормально, але жінки були представниками низькоресурсної групи населення, яка більше схильна до ризику передчасних пологів і порушень розвитку», - пояснює провідний автор дослідження Моріа Томасон (Moriah Thomason). Згодом 14 дітей з'явилися на світ раніше терміну. Активність мозку у дітей, які народилися вчасно (зверху) і раніше терміну (знизу).

Дослідники оцінили якість зв'язку між різними областями мозку плодів (функціональну зв'язність) за допомогою фМРТ спокою - техніки, яка дозволяє оцінити нейронну активність в той момент, коли мозок не зайнятий якимось певним завданням. Вчені порівняли дані дітей з двох груп і виявили, що у тих, хто народився раніше терміну, зв'язки між нейронами на невеликій ділянці, розташованій в лівій півкулі, були слабшими. Ця область мозку з часом розвивається в мовний центр. «Те, що вони можуть зареєструвати відмінності в функціональній зв'язності на такому ранньому терміні - це дуже цікаво, - говорить Хао Хуан (Hao Huang), фахівець Пенсільванського університету (University of Pennsylvania) з розвитку мозку в неонатальному періоді. - Зазвичай рання діагностика надає більше можливостей для лікування». У дітей, народжених раніше терміну, дійсно часто виникають проблеми з промовою, і Томасон планує продовжити дослідження в цьому напрямку і відстежити розвиток порушень.

Про те, що у недоношених дітей змінена функціональна зв'язність мозку, вже було відомо. Але раніше вчені робили фМРТ дітям, які вже народилися, а значить, на результати могли вплинути стрес, киснева недостатність або травми, отримані під час пологів. Томасон і його колеги не тільки змогли спостерігати порушення на ранніх термінах, але і висловили припущення про причини їх виникнення. Вони розглянули дані аналізу плаценти і виявили ознаки запалення у матерів недоношених дітей. Дослідники висловили гіпотезу про те, що порушення активності мозку у плоду може бути наслідком інфекції, але невелика вибірка не дозволила їм зробити певних висновків.

Ще відносно недавно провести подібне дослідження було б неможливо. Однією з серйозних труднощів, з якими стикаються вчені, які вивчають активність мозку плодів, є активний рух дитини в плодній бульбашці. МРТ-апарати сканують об'єкти шарами і рух призводить до того, що частина знімків «викидається з колоди». Спеціальні алгоритми дозволяють дослідникам «склеїти» ці зрізи і відновити картинку. Крім того, МРТ-апарати вдосконалюються і працюють все швидше, а значить - встигають зібрати більше даних в той момент, коли плід не рухається. Інша складність - те, що мозок плоду дуже швидко зростає. Для того щоб порівнювати роботу мозку кількох дітей, нейробіологам потрібно спочатку скласти атласи і схеми, які показують, як він працює на різних періодах розвитку. Зараз такими дослідженнями займаються кілька наукових груп.