Спонтанные вспышки в мозге недоношенных младенцев — путь к развитию сознания
В новом исследовании, опубликованном в eLife, ученые из Университетского колледжа Лондона и Лондонского Королевского колледжа обнаружили, что в генерации спонтанных нейрональных вспышек в головном мозге задействована конкретная область – островковая доля.
Островковая или центральная доля или ее еще называют «островок» — часть коры головного мозга, находящаяся в глубине латеральной борозды. Кора островковой доли считается ответственной за формирование сознания, а также играет роль в образовании эмоций и поддержании гомеостаза.
Исследователи считают, что спонтанная активность мозга необходима для укрепления связей в головном мозге, которые будут развиваться в течение жизни. Согласно другим исследованиям, если у младенцев отсутствуют вспышки, то они более склонны к развитию церебрального паралича или будут иметь низкие когнитивные способности.
«Мы еще не выяснили, что вызывает эти нервные вспышки, но мы знаем, что они есть у здоровых недоношенных младенцев и что затем исчезают навсегда. В отдаленной перспективе их отсутствие считается плохим признаком у недоношенных детей так же, как и их наличие у доношенных, — сказал Доктор Лоренцо Фабрици (Университетский колледж Лондона), один из ведущих исследователей. — Мозг недоношенного ребенка – это не просто уменьшенная модель взрослого, он создан, чтобы подготовить себя к жизни в этом мире».
В ходе исследования, команда ученых определила источник самых распространенных вспышек – так называемых дельта щеток у 10 здоровых недоношенных детей от 32 до 36 недель внутриутробного развития. Использовали сочетание двух методов: электроэнцефалограммы (ЭЭГ) – для выявления сигнала, и функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ, см. илл. выше), для определения локализации.
Дельта щетки – ритмическая веретенообразная активность (10-25 µV), наложенная на медленные волны 0.3-1.5 Гц амплитудой 25-250 µV у недоношенных новорожденных.
Электроэнцефалограмма не дает точной пространственной информации, поэтому исследователи сопоставили ее с результатами фМРТ, которая показывает локализацию всплесков путем измерения кровотока в головном мозге.
На головы младенцев надевали специально изготовленные шапочки, оснащенные электродами для записи ЭЭГ. фМРТ проводили во время сна недоношенных, аккуратно помещая их в томограф. До этого исследования одновременно ЭЭГ и фМРТ еще никогда не использовались в исследованиях на недоношенных детях. Это был смелый эксперимент, авторы были очень осторожны, чтобы не причинить детям дискомфорта во время испытаний.
Исследователи обнаружили, что источник вспышек — островковая доля, в которой наиболее высокая концентрация связей по сравнению с другими областями развивающейся коры. Результаты настоящего исследования совпадают с предыдущими в отношении того, что островок начинает активно развиваться в поздний фетальный период.
Ученые считают, что островковая доля, которая играет важную роль в развитии мозга, как главный источник случайных вспышек у недоношенных, требует дальнейших научных исследований на человеке и животных одновременно.
«У нас появились новые возможности, чтобы изучить развитие активности головного мозга у недоношенных младенцев и новое понимание того, как ранние нарушения могут в конце концов привести к инвалидности. Большинство исследований в области раннего развития мозга фокусируется на структуры, а не на функции. Мы надеемся, использовать эти методы в дальнейшем для расширения знаний о функции мозга до рождения», — сказал руководитель исследования, доктор Томоки Аричи (Королевский колледж Лондона).
Текст: Евгения Конченко
«Localization of spontaneous bursting neuronal activity in the preterm human brain with simultaneous EEG-fMRI” by Tomoki Arichi, Kimberley Whitehead, Giovanni Barone, Ronit Pressler, Francesco Padormo, A David Edwards, and Lorenzo Fabrizi in eLife. Published online September 12 2017 doi:10.7554/eLife.27814»
В новом исследовании, опубликованном в eLife, ученые из Университетского колледжа Лондона и Лондонского Королевского колледжа обнаружили, что в генерации спонтанных нейрональных вспышек в головном мозге задействована конкретная область – островковая доля.
Островковая или центральная доля или ее еще называют «островок» — часть коры головного мозга, находящаяся в глубине латеральной борозды. Кора островковой доли считается ответственной за формирование сознания, а также играет роль в образовании эмоций и поддержании гомеостаза.
Исследователи считают, что спонтанная активность мозга необходима для укрепления связей в головном мозге, которые будут развиваться в течение жизни. Согласно другим исследованиям, если у младенцев отсутствуют вспышки, то они более склонны к развитию церебрального паралича или будут иметь низкие когнитивные способности.
«Мы еще не выяснили, что вызывает эти нервные вспышки, но мы знаем, что они есть у здоровых недоношенных младенцев и что затем исчезают навсегда. В отдаленной перспективе их отсутствие считается плохим признаком у недоношенных детей так же, как и их наличие у доношенных, — сказал Доктор Лоренцо Фабрици (Университетский колледж Лондона), один из ведущих исследователей. — Мозг недоношенного ребенка – это не просто уменьшенная модель взрослого, он создан, чтобы подготовить себя к жизни в этом мире».
В ходе исследования, команда ученых определила источник самых распространенных вспышек – так называемых дельта щеток у 10 здоровых недоношенных детей от 32 до 36 недель внутриутробного развития. Использовали сочетание двух методов: электроэнцефалограммы (ЭЭГ) – для выявления сигнала, и функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ, см. илл. выше), для определения локализации.
Дельта щетки – ритмическая веретенообразная активность (10-25 µV), наложенная на медленные волны 0.3-1.5 Гц амплитудой 25-250 µV у недоношенных новорожденных.
Электроэнцефалограмма не дает точной пространственной информации, поэтому исследователи сопоставили ее с результатами фМРТ, которая показывает локализацию всплесков путем измерения кровотока в головном мозге.
На головы младенцев надевали специально изготовленные шапочки, оснащенные электродами для записи ЭЭГ. фМРТ проводили во время сна недоношенных, аккуратно помещая их в томограф. До этого исследования одновременно ЭЭГ и фМРТ еще никогда не использовались в исследованиях на недоношенных детях. Это был смелый эксперимент, авторы были очень осторожны, чтобы не причинить детям дискомфорта во время испытаний.
Исследователи обнаружили, что источник вспышек — островковая доля, в которой наиболее высокая концентрация связей по сравнению с другими областями развивающейся коры. Результаты настоящего исследования совпадают с предыдущими в отношении того, что островок начинает активно развиваться в поздний фетальный период.
Ученые считают, что островковая доля, которая играет важную роль в развитии мозга, как главный источник случайных вспышек у недоношенных, требует дальнейших научных исследований на человеке и животных одновременно.
«У нас появились новые возможности, чтобы изучить развитие активности головного мозга у недоношенных младенцев и новое понимание того, как ранние нарушения могут в конце концов привести к инвалидности. Большинство исследований в области раннего развития мозга фокусируется на структуры, а не на функции. Мы надеемся, использовать эти методы в дальнейшем для расширения знаний о функции мозга до рождения», — сказал руководитель исследования, доктор Томоки Аричи (Королевский колледж Лондона).
Текст: Евгения Конченко
«Localization of spontaneous bursting neuronal activity in the preterm human brain with simultaneous EEG-fMRI” by Tomoki Arichi, Kimberley Whitehead, Giovanni Barone, Ronit Pressler, Francesco Padormo, A David Edwards, and Lorenzo Fabrizi in eLife. Published online September 12 2017 doi:10.7554/eLife.27814»
