فعالیت مغز نوزادان قبل و بعد از تولد به‌طرز چشمگیر تغییر می‌کند

دانشمندان اطلاعات بی‌سابقه‌ای در مورد چگونگی تغییر فعالیت نورون‌های مغز در طول تولد ارائه کرده‌اند. در مطالعه‌ی جدیدی، محققان ۱۸۴ اسکن مغزی جمع‌آوری شده از ۱۴۰ جنین و نوزاد در سنین بارداری بین ۲۵ تا ۵۵ هفته پس از لقاح را تجزیه‌و‌تحلیل کردند. یک بارداری معمولی تقریباً ۴۰ هفته طول می‌کشد، بنابراین مجموعه‌ی داده‌ها تصویر واضحی از ظاهر مغز قبل و بعد از تولد در اختیار محققان قرار داد.

اسکن‌ها‌ی مغزی نشان داد که فعالیت نورون‌ها در نواحی خاصی از مغز در طول تولد به میزان چشمگیری افزایش می‌یابد. مناطقی که فعالیت در آن‌ها افزایش می‌یابد شامل شبکه‌ی حسی حرکتی است که وظیفه‌ی پردازش محرک‌های خارجی مانند مناظر و صداها و هماهنگی حرکات را بر عهده دارد. مناطق دیگر همچنین شامل شبکه‌ی زیر‌قشری می‌شود که مانند پیام‌رسانی عمل می‌کند که به ارسال و اتصال اطلاعات بین مناطق مختلف مغز کمک می‌کند.

لانسین جی، نویسنده‌ی ارشد مطالعه و پژوهشگر پسادکترا در مرکز سلامت ان‌وای‌یو، به لایوساینس گفت: «تولد مهمترین رویداد در زندگی انسان است که تغییر واقعاً چشمگیری از داخل رحم به محیط خارجی است. بنابراین تغییرات زیادی در کل بدن، از جمله مغز صورت می‌گیرد.»

همکاران جی در طی یک دهه، مجموعه‌ای دقیق از اسکن‌های مغز جنین‌ها و نوزادان را با استفاده از اف‌ام‌آرآی یا تصویرسازی تشدید مغناطیسی کارکردی ساختند. اف‌ام‌آرآی به‌طور غیرمستقیم فعالیت مغز را با نظارت بر میزان خون اکسیژن‌دار در مغز اندازه‌گیری می‌کند و بنابراین جریانی است که توسط نورون‌ها در نواحی مختلف مغز استفاده می‌شود.

به‌طور معمول، دانشمندان اف‌ام‌آرآی را با دراز کشیدن فرد در داخل یک اسکنر لوله‌ای‌‌شکل انجام می‌دهند. جی گفت، با‌این‌حال، دریافت سیگنال روشنی از فعالیت مغز جنین، به‌خصوص با توجه به اینکه آن‌ها در رحم زیاد حرکت می‌کنند، دشوار است.

محققان برای گرفتن اسکن اف‌ام‌آرآی از جنین‌ها که زیاد تکان می‌خورند، مغز آن‌ها را با استفاده از یک سیم‌پیچ مغناطیسی نرم که مستقیماً روی شکم مادرانشان قرار می‌دادند، اسکن کردند. سپس، تکنیک‌های تحلیلی مختلف، از جمله هوش مصنوعی (AI) را برای خنثی‌کردن اثرات حرکت جنین در اطراف به‌کار بردند. با حذف جنبش‌ها، محققان می‌توانستند فعالیت عصبی را که در مغز جنین آشکار می‌شد بازسازی کنند.

عکاس: Evgenii Kovalev / Getty Images

محققان متوجه شدند علاوه‌بر اثرات مشاهده‌شده در شبکه‌های حسی حرکتی و زیر قشری، فعالیت مغز همچنین در شبکه‌ی پیشانی فوقانی نیز به میزان زیاد در طول تولد افزایش یافته است. شبکه‌ی پیشانی فوقانی از نواحی مختلف مغز تشکیل شده که مهارت‌های شناختی پیچیده‌تری مثل حافظه‌ی کاری را تنظیم می‌کند که به افراد امکان می‌دهد در کوتاه‌مدت چیزها را به خاطر بسپارند؛ به عنوان مثال، وقتی در حال فکر‌کردن به مسئله‌ی ریاضی یا در حال مرور مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها هستند.

محققان بر این باورند که مغز ممکن است به زمان نیاز داشته باشد تا ساختار شبکه‌ای خود را برای کارایی بهینه اصلاح و در عین حال اتصالات غیرضروری یا ضعیف را حذف کند؛ پدیده‌ای که به آن «چیدمان سیناپسی» یا synaptic pruning  گفته می‌شود.

محققان امیدوارند یافته‌های جدید به عنوان پایه‌ای برای تحقیقات آینده عمل کند. آن مطالعات بررسی خواهند کرد چگونه عوامل محیطی ممکن است بر رشد مغز در زمان قبل و بعد از تولد تأثیر بگذارند. جی گفت او و تیمش اکنون قصد دارند زمان‌بندی و رشد شبکه‌های مغزی را در نوزادان نارس، آن‌هایی که قبل از ۳۷ هفتگی زنده به دنیا می‌آیند، با نوزادانی که در پایان بارداری طبیعی به دنیا می‌آیند مقایسه کنند تا ببینند آیا در رشد اولیه‌ی مغزشان تفاوتی به چشم می‌خورد یا خیر.

مطالعه در مجله‌ی PLOS Biology منتشر شده است.