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 от момента к моменту в первые несколько недель жизни.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, также показало, что эти динамические паттерны мозговых связей у младенцев были связаны с показателями развития движения, языка, познания и социального поведения 18 месяцев спустя.
Соавтор исследования доктор Дафнис Баталле, старший преподаватель в области нейроразвития в Институте психиатрии, психологии и неврологии (IoPPN) Королевского колледжа Лондона, сказал: «Хотя мы знаем, насколько влияют связи мозга на развитие, мы мало знаем о паттернах динамических функциональных связей в раннем возрасте и о том, как они связаны с тем, как наш мозг созревает».
«Анализируя сканирование 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 какими поведением и функциями связаны эти паттерны по мере взросления ребенка».
Растет осознание того, что такие состояния, как СДВГ, аутизм и шизофрения, берут свое начало в раннем возрасте, и что развитие этих состояний может быть связано с неонатальными связями мозга 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 связь изменялась от момента к моменту в течение того времени, пока ребенок находился в сканере, чтобы обеспечить динамическую картинку. В предыдущих исследованиях с участием младенцев всегда использовалась мера подключения, усредненная 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, полученных из областей информатики и физики, специально используемых для раскрытия сложностей, присущих человеческому мозгу новорожденных. Когда эти методологии сочетаются с передовыми методами для получения беспрецедентных данных, таких как в рамках проекта «Развитие человеческого коннектома», у нас есть уникальная возможность углубить наше понимание в значительной степени неизвестной области динамики мозга в раннем возрасте».
В исследовании применялись методы, которые используют то, как колеблются связи мозга: один метод, который рассматривает паттерны связей во всем мозге, и другой, который рассматривает паттерны в различных областях мозга.
Исследование выявило шесть различных состояний мозга: три из них были по всему мозгу, а три были ограничены областями мозга (затылочной, сенсомоторной и лобной областями). Сравнивая доношенных и недоношенных детей, исследователи показали, что различные паттерны связи связаны с преждевременными родами; Например, недоношенные дети проводили больше времени в лобных и затылочных состояниях мозга, чем доношенные дети. Они также продемонстрировали, что динамика состояния мозга при рождении связана с различными результатами развития в раннем детстве.
Соавтор исследования, профессор Грейн Макалонан, временно исполняющая обязанности директора NIHR Maudsley BRC и профессор трансляционной нейробиологии в IoPPN сказала: «Это реальный шаг вперед в использовании методов визуализации для изучения того, как активность мозга постоянно меняется в раннем возрасте, и как это обеспечивает платформу для поддержки последующих этапов развития в детстве».
«Разница между доношенными и недоношенными детьми говорит о том, что время, проведенное в утробе матери или вне ее, формирует развитие мозга. Теперь нам нужно попытаться выяснить, можно ли использовать эти знания для выявления и помощи тем, кто нуждается в дополнительной поддержке».
Данные были получены из проекта The Developing Human Connectome Project (DHCP), который возглавляется Королевским колледжем Лондона и финансируется Европейским исследовательским советом. Он предоставляет магнитно-резонансные изображения мозга нерожденных и новорожденных детей с высоким разрешением ученым по всему миру для поддержки большого количества ведущих мировых исследовательских проектов в области развития мозга и церебральных или психических расстройств.
Профессор Дэвид Эдвардс (David Edwards), 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 коннектома человека», открытой научной программы, финансируемой Европейским исследовательским советом и возглавляемой Королевским колледжем Лондона в сотрудничестве с Имперским колледжем Лондона и Оксфордским университетом».