Новое сканирование 390 младенцев, проведенное в Королевском колледже Лондона, показало четкие закономерности между доношенными и недоношенными детьми в ежесекундной активности и связности мозговых сетей.
Это первое исследование, проведенное при поддержке Wellcome и Центра биомедицинских исследований Модсли Национального института исследований в области здравоохранения и ухода (NIHR), является первым исследованием, в котором анализируется, как связь между областями мозга меняется моментально в первые несколько недель жизни.
Исследование , опубликованное в журнале Nature Communications , также показало, что эти динамические модели взаимодействия мозга у младенцев были связаны с показателями развития движений, языка, познания и социального поведения 18 месяцев спустя.
Старший соавтор доктор Дафнис Баталле, старший преподаватель нейроразвития в Институте психиатрии, психологии и нейробиологии (IoPPN) Королевского колледжа Лондона, сказал: «Хотя мы знаем, насколько влияние связей мозга на развитие, мы мало знаем о закономерностях о динамических функциональных связях в раннем возрасте и о том, как они связаны со взрослением нашего мозга».
«Анализируя снимки мозга 390 младенцев, мы начали выявлять различные переходные состояния связи, которые потенциально могут дать представление о том, как мозг развивается в этом возрасте и с каким поведением и функциями связаны эти паттерны по мере взросления ребенка».
Растет понимание того, что такие состояния, как СДВГ, аутизм и шизофрения, возникают в раннем возрасте и что развитие этих состояний может быть связано с связями мозга новорожденного и их колебаниями с течением времени.
Исследователи использовали самые современные методы для оценки данных функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) у 324 доношенных детей и 66 недоношенных детей (родившихся на сроке беременности менее 37 недель). Они оценили, как соединение менялось каждый момент, пока ребенок находился в сканере, чтобы обеспечить динамичное изображение. Предыдущие исследования с младенцами всегда использовали меру связи, усредненную по времени, проведенному в сканере.
Доктор Лукас Франса, первый автор и доцент кафедры компьютерных и информационных наук в Университете Нортумбрии, сказал: «Эти результаты являются результатом тщательной адаптации методологий, заимствованных из областей информатики и физики, специально используемых для раскрытия сложностей, присущих компьютерным наукам и физике. Когда эти методологии объединяются с передовыми технологиями для получения беспрецедентных данных, таких как данные, полученные в рамках проекта «Развитие человеческого коннектома», у нас появляется уникальная возможность углубить наше понимание малоизвестной области динамики мозга в раннем возрасте».
В исследовании использовались методы, которые учитывают колебания связности мозга: один метод учитывает закономерности связей во всем мозге, а другой — закономерности в различных областях мозга.
Исследование выявило шесть различных состояний мозга: три из них охватывали весь мозг, а три были ограничены областями мозга (затылочная, сенсомоторная и лобная области). Сравнивая доношенных и недоношенных детей, исследователи показали, что с преждевременными родами связаны разные модели взаимодействия; например, недоношенные дети проводили больше времени в лобных и затылочных состояниях мозга, чем доношенные. Они также продемонстрировали, что динамика состояния мозга при рождении связана с различными результатами развития в раннем детстве.
Один из старших авторов, профессор Грэйнн МакАлонан, временный директор NIHR Maudsley BRC и профессор трансляционной нейронауки в IoPPN Королевского колледжа Лондона, сказал: «Это настоящий шаг вперед в использовании методов визуализации для изучения того, как активность мозга постоянно меняется в ранний период жизни и как это обеспечивает платформу для поддержки последующих этапов развития в детстве».
«Разница между доношенными и недоношенными детьми предполагает, что время, проведенное в утробе матери или вне ее, влияет на развитие мозга. Теперь нам нужно попытаться выяснить, можно ли использовать эти данные для выявления и помощи тем, кто нуждается в дополнительной поддержке». "
Данные были получены из проекта «Развитие человеческого коннектома» (DHCP), который возглавляет Королевский колледж Лондона и финансируется Европейским исследовательским советом. Он предоставляет ученым всего мира магнитно-резонансные изображения головного мозга нерожденных и новорожденных детей с высоким разрешением для поддержки большого количества ведущих мировых исследовательских проектов в области развития мозга, а также нарушений церебрального или психического здоровья.
Профессор Дэвид Эдвардс, главный исследователь dHCP и заведующий кафедрой перинатальной визуализации и здоровья Королевского колледжа Лондона, сказал: «Это исследование показывает силу большого набора данных, полученных в рамках проекта «Развитие человеческого коннектома», открытой научной программы, финансируемой Европейским исследовательским советом и под руководством Королевского колледжа Лондона в сотрудничестве с Имперским колледжем Лондона и Оксфордским университетом».
«Эти данные находятся в свободном доступе для исследователей, которые хотят изучить развитие человеческого мозга».
