Hersenbeeldgegevens verzameld van foetussen en baby’s hebben een snelle toename van functionele connectiviteit tussen hersengebieden op wereldwijde schaal bij de geboorte onthuld, wat mogelijk neurale processen weerspiegelt die het vermogen van de hersenen ondersteunen om zich aan te passen aan de buitenwereld, volgens een onderzoek dat op 19 november werd gepubliceerd in het open access-tijdschrift PLOS Biology onder leiding van Lanxin Ji en Moriah Thomason van de New York University School of Medicine, VS.
Het begrijpen van de volgorde en timing van de ontwikkeling van functionele netwerken van het brein aan het begin van het menselijk leven is cruciaal. Toch blijven er veel vragen bestaan over hoe functionele netwerken van het menselijk brein ontstaan en zich ontwikkelen tijdens de geboorte. Om deze kenniskloof te dichten, maakten Thomason en collega’s gebruik van een grote functionele magnetische resonantiebeeldvormingsdataset om ontwikkelingstrajecten van functionele netwerken van het brein te modelleren die 25 tot 55 weken postconceptuele zwangerschapsduur beslaan. Het uiteindelijke monster omvatte 126 foetale scans en 58 babyscans van 140 proefpersonen.
De onderzoekers observeerden verschillende groeipatronen in verschillende regio’s, wat aantoont dat neurale veranderingen die gepaard gaan met de geboorteovergang niet uniform zijn over de hersenen. Sommige gebieden vertoonden minimale veranderingen in functionele connectiviteit in rusttoestand (RSFC) — correlaties tussen zuurstofniveau-afhankelijke signalen in het bloed tussen hersengebieden wanneer er geen expliciete taak wordt uitgevoerd. Maar andere gebieden vertoonden dramatische veranderingen in RSFC bij de geboorte. Het subcorticale netwerk, sensorimotorische netwerk en superieure frontale netwerk vallen op als regio’s die een snelle reorganisatie ondergaan tijdens deze ontwikkelingsfase.
Aanvullende analyse benadrukte het subcorticale netwerk als de enige regio die een significante toename in communicatie-efficiëntie binnen aangrenzende knooppunten vertoonde. Het subcorticale netwerk vertegenwoordigt een centrale hub, die bijna alle inkomende en uitgaande informatie naar en van de cortex doorgeeft en communicatie tussen corticale gebieden bemiddelt. Aan de andere kant was er een geleidelijke toename in globale efficiëntie in sensorimotorische en pariëtaal-frontale regio’s gedurende de foetale tot neonatale periode, wat mogelijk de totstandkoming of versterking van verbindingen weerspiegelt, evenals de eliminatie van redundante verbindingen.
Volgens de auteurs onthult dit werk fundamentele aspecten van vroege hersenontwikkeling en legt het de basis voor toekomstig onderzoek naar de invloed van omgevingsfactoren op dit proces. In het bijzonder zouden verdere studies kunnen onthullen hoe factoren zoals geslacht, vroeggeboorte en prenatale tegenspoed interacteren met de timing en groeipatronen van de ontwikkeling van het hersennetwerk van kinderen.
De auteurs voegen toe: “Deze studie documenteert voor het eerst de significante verandering van functionele hersennetwerken tijdens de geboorteovergang. We zien dat groeipatronen regionaal specifiek zijn, waarbij sommige gebieden van het functionele connectoom minimale veranderingen vertonen, terwijl andere een dramatische toename vertonen bij de geboorte.”
Link
https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002909