Het ontwikkelende brein is niet alleen een verkleinde versie van dat van een volwassene, maar is uniek ontworpen om zichzelf voor te bereiden op de buitenwereld. Het heeft structuren en functies waarvan de enige rol is om de basiscircuits in te stellen die nodig zijn voor het leven na de geboorte, die dan verdwijnen zodra ze hun plicht hebben gedaan. We weten van het bestuderen van te vroeg geboren baby's dat zelfs in dit zeer vroege stadium de hersenen extreem actief zijn, maar op een manier die zeer specifiek is voor deze tijd van het leven.
Dierstudies hebben aangetoond dat onrijpe hersencellen helemaal vanzelf wegschieten, een beetje als pacemakercellen in het hart. Het afvuren van deze cellen is uiterst gecoördineerd, zodat het de eerste instructies voor de bedrading en het onderhoud van de neuronale circuits van de hersenen kan bieden. Dit zijn fundamentele eerste stappen, die bij onderbreking of verstoring, kan het hele proces veranderen waardoor de hersenen volwassen worden. Gezien hun belang wilden we deze stappen bestuderen bij te vroeg geborenen.
Uitbarstingen van activiteit
Omdat de neuronen in de hersenen met elkaar communiceren door middel van elektrische signalen, kunnen we deze activiteit meten als "hersengolven" met behulp van EEG-sensoren (elektro-encefalografie) op het hoofd. Sommigen van ons aan University College London hebben deze methode met succes gebruikt in de afgelopen 20-jaren om naar te kijken activiteit tijdens aanvallen en om te bestuderen hoe de hersenen van een baby kunnen verwerken aanraken en pijn zelfs vóór het tijdstip van normale geboorte.
EEG kan ook worden gebruikt om de activiteit in de hersenen van een te vroeg geboren baby te registreren tijdens het rusten, en gebleken het bestaat uit enorme uitbarstingen die normaal niet op een ander moment worden gezien. Maar hoewel we al lang weten hoe de activiteit eruitziet met EEG en wanneer dit gebeurt, hebben we nooit geweten waar in de hersenen de activiteit daadwerkelijk plaatsvindt.
De sleutel om deze vraag op te lossen was om EEG-opnamen te combineren met functionele Magnetic Resonance Imaging (fMRI). Wanneer neuronen in de hersenen vuren, hebben ze brandstof nodig (zuurstof en glucose) die via de bloedbaan naar een "actief" gebied wordt gebracht.
Met behulp van fMRI is het mogelijk om nauwkeurig veranderingen in zuurstof- en bloedstromingsniveaus over de hele hersenen te meten, met een nauwkeurigheid van enkele millimeters. Maar dit is slechts op een tijdschaal die de MRI-scanner en relatief trage veranderingen in de bloedstroom toestaan. Daarom was de combinatie van EEG (die snelle elektrische activiteit kan meten, maar moeite om het te lokaliseren) en fMRI (die de gekoppelde langzame bloedstroomrespons meet maar het juist kan lokaliseren) ideaal om te ontdekken waar de barsten van activiteit van binnenuit komen. voortijdige baby's hersenen.
'Eiland' ontdekking
Dit soort experimenten was nog nooit eerder gedaan en we wisten dat het een enorme uitdaging zou zijn. Daarom hebben we samengewerkt met een team van King's College London, dat uitgebreide ervaring en kennis van fMRI-methoden had. We registreerden de hersenactiviteit van tien premature baby's terwijl ze natuurlijk met beide technieken tegelijk sliepen.
En de eerste gegevens in onze studie, gepubliceerd in eLife, suggereerde waar de voortijdige hersengolven werden gegenereerd.
Elke baby had frequente activiteitsuitbarstingen in hun EEG en met fMRI konden we zien dat de meesten van hen afkomstig waren uit een weggestopt piramidevormig hersengebied genaamd de insula. Dit is een eiland van cortex ("insula" is Latijn voor eiland) dat bij volwassenen heel uiteenlopende rollen omvat, omdat het fundamentele fysieke informatie met emotionele, cognitieve en motivationele signalen samenbrengt.
We hebben in onze studie aangetoond dat deze specifieke hersenregio - waaraan tot nu toe weinig aandacht is besteed - ook een belangrijke rol speelt bij het genereren van de kritieke activiteit die de zich ontwikkelende hersenen vormt. Het groeit inderdaad sneller dan andere hersengebieden en vormt verbindingen met de rest van de hersenen gedurende het laatste trimester van de zwangerschap in de baarmoeder. Hoe voorbarig een baby is en recreatief drugsgebruik tijdens de zwangerschap hebben een negatief effect op deze hersenregio.
Het percentage vroeggeboorten stijgt in veel Europese landen en met name in het VK, waar het aantal baby's dat geboren is op 22-25 weken zwangerschap en de laatste jaren is opgenomen op de intensive care is toegenomen met 44%.
Deze kinderen overleven vaker dankzij moderne ontwikkelingen in de ziekenhuiszorg, maar ze worden blootgesteld aan een groter risico op neuro-ontwikkelingsproblemen. Dit kan zijn omdat ze te vroeg zijn geboren en hun brein gewoon niet klaar is, omdat het nog steeds door die ontwikkelingsstappen gaat die in de beschermde omgeving van de baarmoeder hadden moeten gebeuren. Als gevolg hiervan zijn de premature hersenen vatbaarder voor verwondingen die kunnen leiden tot handicaps.
Het is daarom van fundamenteel belang om te begrijpen hoe de zich ontwikkelende hersenen werken om de zorg voor deze kwetsbare bevolking te informeren. En onze resultaten kunnen nieuwe en opwindende mogelijkheden bieden om te monitoren hoe de hersenen en de activiteit zich ontwikkelen bij te vroeg geboren baby's en een nieuw inzicht in hoe vroegtijdige verwonding uiteindelijk leidt tot handicaps.
Over de Auteurs
Lorenzo Fabrizi, MRC Research Fellow, UCL en Tomoki Arichi, Clinical Senior Lecturer in het Center for the Developing Brain, King's College London
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.
Related Books:
at InnerSelf Market en Amazon
