Hur en barns hjärna förbereder sig för omvärlden

Hur en barns hjärna förbereder sig för omvärlden

Den utvecklande hjärnan är inte bara en downsized version av det för en vuxen, men är unikt utformad för att förbereda sig för den yttre världen. Det har strukturer och funktioner vars enda roll är att ställa in de grundläggande kretsar som krävs för livet efter födseln, som sedan försvinna när de har gjort sin plikt. Vi vet att vi studerar barn som fötts för tidigt att hjärnan även i det här mycket tidiga skedet är extremt aktiv, men på ett sätt som är mycket specifikt för denna livstid.

Djurstudier har visat att omogna hjärnceller brinner bort sig själv, lite som pacemakerceller i hjärtat. Avfyrningen av dessa celler är extremt samordnad så att den kan ge de första instruktionerna för ledning och underhåll av hjärnans neuronkretsar. Dessa är grundläggande grundläggande steg som, om de avbröts eller störs, kan förändra hela processen genom vilken hjärnan mognar. Med tanke på deras betydelse vill vi studera dessa steg i för tidiga nyfödda.

Bursts of activity

Eftersom neuronerna i hjärnan kommunicerar med varandra med hjälp av elektriska signaler, kan vi mäta denna aktivitet som "brainwaves" med hjälp av EEG (elektroencefalografi) sensorer placerade på huvudet. Några av oss på University College London har framgångsrikt använt den här metoden under de senaste 20-åren att titta på aktivitet under anfall och att studera hur en barns hjärna kan bearbeta beröring och smärta även före normal födelsetid.

EEG kan också användas för att registrera aktiviteten i ett för tidigt barns hjärna vid vila och har visat Det består av enorma brister som normalt inte ses någon gång. Men medan vi länge vetat hur aktiviteten ser ut som EEG, och när det händer, har vi aldrig vetat var i aktiviteten faktiskt förekommer i hjärnan.

Nyckeln till att lösa denna fråga var att kombinera EEG-inspelningar med funktionell magnetisk resonansbildning (fMRI). När neuroner i hjärnan brinner, kräver de bränsle (syre och glukos) som sätts till ett "aktivt" område via blodbanan.

Med hjälp av fMRI kan man noggrant mäta förändringar i syre- och blodflödesnivåer över hela hjärnan, med en precision på några millimeter. Men detta är bara på en tidsplan som MR-scannern och relativt tröga blodflödesändringar tillåter. Därför är kombinationen av EEG (som kan mäta snabb elektrisk aktivitet men kämpar för att lokalisera den) och fMRI (som mäter det kopplade långsamma blodflödessvaret men kan exakt lokalisera det) var idealiskt för att upptäcka varifrån verksamhetsutbrott kommer inifrån en för tidigt barns hjärna.

"Island" upptäckt

Denna typ av experiment hade aldrig gjorts tidigare och vi visste att det skulle vara extremt utmanande, så vi samarbetade med ett team vid King's College London som hade stor erfarenhet och kunskap om fMRI-metoder. Vi registrerade hjärnaktiviteten hos tio för tidiga spädbarn medan de naturligt sovnade med de två teknikerna samtidigt.

Och de första uppgifterna i vår studie, publicerad i eLife, föreslog där de för tidiga hjärnvågorna genererades.

Varje bebis hade frekventa aktivitetsutbrott i EEG och med fMRI kunde vi se att de flesta kom från en bortgjuten pyramidformad hjärnregion som heter insula. Detta är en ö cortex ("insula" är latin för ö) som hos vuxna täcker mycket olika roller eftersom det sammanställer grundläggande fysisk information med känslomässiga, kognitiva och motivationssignaler.

Vi visade i vår studie att denna specifika hjärnregion - vilken liten uppmärksamhet har betalats fram tills nu - spelar också en viktig roll för att generera den kritiska aktiviteten som bildar den utvecklande hjärnan. Det växer faktiskt snabbare än andra hjärnregioner och bildar kopplingar med resten av hjärnan under graviditetens sista trimester. Hur för tidigt en baby är och rekreationsdroganvändning i graviditeten har en negativ effekt på denna hjärnområde.

Andelen av för tidiga födslar ökar i många europeiska länder och i synnerhet i Storbritannien, där antalet barn som föddes vid 22-25-veckors graviditet och tillträde till intensivvård de senaste åren har ökat med 44%.

Dessa spädbarn är mer benägna att överleva tack vare moderna framsteg inom sjukhusvård, men de utsätts för en större risk för neuroutvecklingsproblem. Detta kan bero på att de föddes för tidigt och deras hjärna är inte redo eftersom det fortfarande går igenom de utvecklingssteg som borde ha hänt i livmoderns skyddade miljö. Som ett resultat är den fördröjda hjärnan mer mottaglig för skador som kan leda till funktionshinder.

AvlyssningenDet är därför av grundläggande betydelse att förstå hur den utvecklande hjärnan arbetar för att informera vården av denna utsatta befolkning. Och våra resultat kan erbjuda nya och spännande möjligheter att övervaka hur hjärnan och dess aktivitet utvecklas i prematura barn och en ny förståelse för hur tidig skada i slutändan leder till funktionshinder.

Om Författarna

Lorenzo Fabrizi, MRC Research Fellow, UCL och Tomoki Arichi, klinisk universitetslektor i centrum för utvecklingshjärnan, King's College London

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

Relaterade böcker:

{amazonWS: searchindex = Böcker; nyckelord = baby hjärna; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}