Good Mood

tämän raportin tarkasteleminen PDF, nähdä Sikiön Eeg: Signaaleja Dawn of Life

Kuten aivotutkija, ja kahden lapsen äiti, olen aina halunnut tietää, miten pikkuiset aivot toimi. Joidenkin lukemieni verkkosivujen mukaan ihmisen sikiön aivoista oli taltioitu sähköistä toimintaa vain kuusi viikkoa ja kolme päivää hedelmöityksen jälkeen (1). Se olisi vain kolme viikkoa sen jälkeen, kun sikiön sydän alkaa lyödä (2), ja viikko sen jälkeen aikaisintaan-kirjataan sikiön liikkeet (3)., Mutta, kuten mikä tahansa aivotutkija kertoo, se on vaikea tallentaa sähköistä toimintaa aikuisen ihmisen aivot käyttää elektroenkefalografia (EEG), koska häiriöitä päänahan lihaksia ja kallon luut. Miten rypäleen kokoinen vauva voisi tuottaa niin paljon sähköistä toimintaa, että sen voisi havaita?

lähdin etsimään alkuperäistä tutkimusta ja selvittämään, onko se tehty hyvin. Odotin, että äidin lihaksista tulevat sähköiset signaalit peittäisivät syntymättömän lapsen aivoista tulevat signaalit., Mikä pahinta, useimmat tutkijat käyttävät sikiön EEGs tallentaa aivojen toimintaa vauvoilla synnytyksen aikana tai viimeisellä raskauskolmanneksella. Itse asiassa kaikki julkisesti verkossa julkaistut lehdet siteerasivat aivotutkimusta vauvoista ensimmäisen raskauskolmanneksen toisella kädellä. Aloin pelätä, että väite, että 45-vuotias sikiö osoittaa aivotoimintaa, oli väärä.

vastauksen löytämiseksi jouduin käymään Kongressin kirjastossa ja pölyttymään niin vanhasta tieteellisestä paperista, ettei sitä ole julkisesti saatavilla Internetissä., Paperi yksityiskohtainen aivojen tutkimus, joka tapahtui traaginen hätätilanteissa Philadelphiassa vuonna 1950. Vuonna 1955, Winslow Borkowski ja Richard Bernstine, lääkärit Jefferson Medical College Hospital, väliaikaisesti säilötyt pieni syntymätön lapsi poistetaan 45 päivää hedelmöityksen aikana kohdunulkoinen raskaus ja tallennettu edestä ja takaraivo alueilla sen aivot. Tiimi käytti neulaelektrodeja tallentaakseen aivojen toimintaa 3 millimetrillä ja 1 senttimetrin syvyydessä aivojen pinnan alla (4)., Nämä elektrodit tunkeutuivat kallon kudokseen, mikä ratkaisee lähilihasten sähköhäiriöiden ongelman. 45 päivän kuluttua hedelmöityksestä aivot taipuvat eteenpäin ja ovat lähes yhtä suuret kuin koko sikiön ruumis, mikä mahdollistaa nämä syvätallenteet (5).

Tyypillisesti, lääkärit tallentaa aivojen toimintaa, tai Eeg, käyttämällä elektrodit sijoitetaan päänahassa., Käyttämällä elektrodi, joka todella menee sisälle aivoihin, lääkärit ja tutkijat saada tarkempi tallennus, koska elektrodit havaitsevat enemmän aivotoimintaa kuin lihasten toimintaa, kun elektrodi on ympäröi hermo kudosta. Borkowski ja Bernstine tallennus tekniikka on luotettavin menetelmä tallennus-Eeg, mutta se myös aiheuttaa pysyviä aivovaurioita, ja siksi käytetään vain eläinten tai ihmisten kanssa hallitsemattomia kouristuskohtauksia. Tällöin sikiöllä oli vain minuutteja elinaikaa, joten invasiivista tieteellistä tekniikkaa ei pidetty epäeettisenä., Erityisesti tämän tekniikan käyttö vauvoilla, jotka syntyivät liian aikaisin selviytyäkseen, päättyi tietääkseni vuonna 1961 (6).

lääkärit alkoi tallennus 45-day-old sikiö 10 minuuttia sen jälkeen, kun leikkaus, joka erottaa sen pois äidin verenkierto-ja jatkuva tallennus lähes 90 minuuttia, kunnes täydellinen aivot kuolema, määräytyy täydellinen puuttuminen EEG-toimintaa (4)., Vaikka se voi olla yllättävää, että sikiön aivojen toimintaa jatketaan niin kauan sen jälkeen, kun erottaminen happipitoista verta virtaa sen äidin, vastasyntyneen neuronien on suojaava mekanismeja, auttaa heitä selviytymään aineenvaihdunnan hätä-ja low-oxygen ympäristöissä (7).

Vakuuttunut siitä, että todisteet ihmisen aivojen toimintaa 45 päivää hedelmöittymisen jälkeen oli vahva, käännyin kysymykseen, mitä voimme oppia näistä sikiön EEG-tallenteet.

Elektroenkefalogrammit (EEG) tallentavat aivojen aktiivisten neuronien synnyttämän spontaanin sähköisen aktiivisuuden., Yleensä, aivot tuottaa sähköinen toiminta on jaettu kahteen osaan – samanaikainen rytminen osia, usein kutsutaan aivojen aaltoja, ja tapahtumaan liittyviä potentiaalit, jotka liittyvät aistien stimulaatio tai työhön liittyvää ajattelua. Tutkijat tarkkailemalla EEG voi kertoa, mitä henkilö on ajattelu ja tunne, mutta tapahtumaan liittyviä potentiaalit osoittavat, että aivot on tunnistava ja hahmottaa ympäristöään. Tapahtuma potentiaalit ovat myös helppo havaita, päänahan tai, jos kyseessä on syntymättömän lapsen, elektrodit pinnalla äitinsä vatsassa., Ulkoisista mittaus, me tiedämme, että 26 viikon-post-hedelmöityksestä sikiö reagoi ääniin kanssa tapahtumaan liittyviä potentiaalit (8), mutta tekniset rajoitukset estävät tutkijoiden saada selkeät tiedot aiemmin raskausajan ikäisille.

sen sijaan aivoaaltoja voi olla vaikea havaita ei-invasiivisilla menetelmillä. Kun ne voidaan mitata, tietyt rytmit aivojen aallot voivat osoittaa henkilön tajunnan, esimerkiksi aikuisilla:

• Slow-wave toiminnan on havaittu syvän unen.,
• lyhyinä korkean taajuuden rytminen toiminta nimeltä ”sleep spindles” on havaittu

aikana kevyempi uni.

• nopeamman rytmisyyden voi nähdä liikkeen ja huomiota kaipaavien tehtävien aikana.

lopulta EEG-aktiivisuuden puuttuminen kertoo aivokuolemasta.

Kun Borkowski ja Bernstine tutkittu 45-day-old sikiön aivojen, he havaitsivat malleja aivojen toimintaa he kuvata samanlainen kuin vanhemmassa sikiöiden (6)., Yleensä sikiöiden, terve keskosilla ja täysiaikaisilla vastasyntyneillä ssa kaksi EEG kuvioita: ”epäjatkuva” toimintaa ja ”trace-alternant” toimintaa (9). Epäjatkuva aktiivisuus on sekoitus hidasta aaltoaktiivisuutta ja murtumia, jotka muistuttavat tapahtumaan liittyviä potentiaaleja. Trace-alternant toiminta viittaa terävä murtuu sähköistä toimintaa, jota seurasi useita rytmejä, joilla on korkea amplitudi. Tutkijat ovat oletti, että trace-alternant toimintaa edustaa hiljainen nukkua, ja epäjatkuva toiminta edustaa valveillaolon tai rapid eye movement sleep (10)., Vanhemmilla keskosilla on enemmän vaihtovirtageneraattoreita kuin nuoremmilla keskosilla, mikä viittaa siihen, että vaihtovirtageneraattorin aktiivisuus lisääntyy sikiön kypsyyden myötä (11).

Vuodesta 1955 vuoteen 1961, Borkowski ja Bernstine tutkittu Eeg yhteensä kuusi sikiöt, iältään 43 120 päivää hedelmöittymisen jälkeen ja poistettu aikana kohdunulkoinen raskaus tai kohdunpoisto. Bernstine kuvattu aivojen aaltoja (6):

”Sähköistä toimintaa jännite oli alhainen (10-20 mikrovolttia) aallot esiintyvät ½ 2 sekunnissa. Nopeampi (2-8 aaltoa sekunnissa) aktiivisuus oli läsnä lähes yhtä usein., Rytmi kahdeksasta kahteentoista aaltoa sekunnissa oli selvästi harvinaisempi kuin aktiivisuus suurempi kuin kaksitoista aaltoa sekunnissa.”

mikä tärkeintä, se, että nämä tutkijat havaitsivat useita rytmejä, paljastaa, että neuronien verkostot osoittivat enemmän kuin yhden toimintamallin. Sikiön hermosolut eivät vain lauenneet sattumanvaraisesti, vaan synkronoituivat naapurimaiden neuronien kanssa pieniksi ajanjaksoiksi. Lisäksi matalajännitteiset, hitaat aaltokuviot muistuttivat aikuisilla hitaasti nukkuvaa unta, mutta on epäselvää, tarkoittaako tämä sikiön nukkumista., Lisäksi lääkärit tekivät erityinen havainto 45 päivän ikäinen sikiö (4):

”Murtuu nopeasti aalto aktiivisuus (16 sekunnissa) pois pinnallinen aivokuoren ja syvempien rakenteiden aivorungon nähtiin kahteen otteeseen. Nämä aallot muistuttivat aikuisten elektroenkefalografiassa havaittuja unirytmejä.”

Kuten aiemmin mainittiin, ”sleep spindles” yleisesti näkyvät Eeg aikuisten aikana kevyempi uni. Aikuisella ”unirytmit” korreloivat hermosolujen välisten yhteyksien vahvistumisen kanssa ja voivat auttaa muodostamaan pitkäaikaisia muistoja (12)., On mahdollista, että ne palvelevat samaa tarkoitusta sikiössä; sikiön aivot eivät kuitenkaan ole vain pienoiskoossa olevat aikuiset aivot. Se kehittyy sisältä ulospäin. Erityisesti syväterävyysalueet kehittyvät ensin. Kun aivokuori alkaa kehittyä, se muodostaa ensin sisäiset piirit. Anatomiset projektiot subkorttialueilta aivokuorelle näkyvät vasta toisella kolmanneksella. Monoamiineja, kuten dopamiinia ja serotoniinia, käyttävät ennusteet muodostuvat ensin 12-16 viikon välillä, ja eksitatoriset ennusteet muodostuvat myöhemmin 20-23 viikon kuluttua hedelmöityksestä (9)., Sleep spindles tyypillisesti syntyy vastavuoroisia yhteyksiä syvä toistuvia rakenne – thalamic reticular ydin – ja cortex (13). Talaamisen retikulaarisen tuman ja aivokuoren välinen yhteys ei kuitenkaan olisi vielä kehittynyt 45 päivää vanhalla sikiöllä. Kun otetaan huomioon, että sikiön EEG-tallenteet tuli pinnallinen edestä ja takaraivo alueilla, nämä tallenteet todennäköisesti osoittavat aktiivisuutta tulevat syvällä aivojen alueilla rinnastuvat toiminnan sisäisestä aivokuoren piirit (5).,

Lopulta, Borkowski ja Bernstine päättyi niiden tallenteita, kun aivot kuolema (4):

”Kaikki sähkö toimintaa aivoissa oli täysin kadonnut 91 minuuttia aikaa sitomiseen kohdun valtimoissa.”

Jos aivotoiminnan puuttuminen viestii aivokuolemasta, aivotoiminnan läsnäolo kertoo aivojen elämästä. Tiede osoittaa selvästi, että hedelmöityksessä on ainutlaatuinen ihmisyksilö., Jos läsnäolo aivojen toimintaa, osoittaa, elämän arvoinen lääketieteellistä hoitoa ja suojelua ihmisen kohdun ulkopuolella, niin miksi se ei takaa suojaa ihmisen sisällä kohtu samoin?

totuudessa sikiön aivojen toiminta voi alkaa jo kauan ennen 45 päivän tiineyttä. Oppia elämää ja kokemusta nuorten sikiö on raadonsyöjä metsästää: tutkijoiden täytyy koota vihjeitä aikana tehdyt havainnot epäterveellistä raskauksia ja hätätilanteissa saada käsityksen tervettä kehitystä ihmisen lapsi., Vaikka olen äitinä innokas tietämään, milloin syntymättömällä lapsellani alkaa olla aivotoimintaa, olen vieläkin kiitollisempi siitä, että yhteiskuntamme välittää enemmän syntymättömän lapsen turvallisuudesta kuin tieteellisen tiedon edistämisestä. Kehittäessämme uutta teknologiaa saatamme oppia paljon enemmän sikiön In utero-kokemuksista, mutta ensisijaisena tavoitteena on aina oltava äidin ja lapsen turvallisuus.

Katrina Furth, Ph. D. on neurotieteilijä ja tutkija Charlotte Lozier-instituutissa.

1. 6-7 viikkoa / synnytys yleiskatsaus . ., Saatavilla: http://www.ehd.org/dev_article_unit7.php
2. Gittenberger-De Groot AC, Jongbloed MRM, Poelmann UUDELLEEN. Normaali ja epänormaali sydämen kehitys. Julkaisussa: MD JHM, FRCP JIEHM, editors. Lasten Sydän-Ja Verisuonitaudit . Wiley-Blackwell; 2012 . s.1-22. Saatavilla: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781444398786.ch1/summary
3. de Vries JIP, Visser GHA, Prechtl HFR. Sikiökäyttäytymisen syntyminen. I. laadulliset näkökohdat. Early Hum Dev. 1982 joulukuu 30;7 (4): 301-22.
4. Borkowski WJ, Bernstine RL. Sikiön elektroenkefalografia. Neurologia. 1955 1. toukokuuta;5. (5):362.
5. Sadler, T. W. Langmanin lääketieteellinen embryologia ., 13.toim. Wolters Kluwer Health; 2015 . Saatavilla: http://archive.org/details/LangmansMedicalEmbryology13E2015GHANIM
6. Bernstine RL. Sikiön elektrokardiografia ja elektroenkefalografia. Springfield, Sairas: Thomas; 1961. 97 p.
7. Pfisterer U, Khodosevitš K. neuronaalinen eloonjääminen aivoissa: neuronin tyyppispesifiset mekanismit. Sellikuolema. Maaliskuuta 2017;8(3):e2643.
8. Draganova R, Eswaran S, Murphy S, Lowery C, Preissl H. Serial magnetoencephalographic tutkimuksessa sikiön ja vastasyntyneen kuulo erotteleva herätti vastauksia. Early Hum Dev. 2007 maalis 1;83(3):199-207.
9. Anderson AL, Thomason ME., Funktionaalinen plastisuus ennen kehtoa: katsaus hermotoiminnan kuvantamiseen ihmisen sikiössä. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Marras 1; 37 (9, B Osa): 2220-32.
10. Thaler minä, Boldes R, Timor-Tritsch I. reaaliaikaisen Spektrin Analyysi Sikiön EEG: Uusi Lähestymistapa Unen Seuranta Valtioiden ja Sikiön Kunnossa Synnytyksen aikana. Pediatr Res. 2000 Syyskuu;48 (3): 340-5.
11. André M, Lamblin M-D, d’Allest OLEN, Curzi-Dascalova L, Moussalli-Salefranque F, Nguyen, Että Tich S, et al. Ennenaikaisten ja täysiaikaisten vauvojen elektroenkefalografia. Kehitysominaisuudet ja sanasto. Neurofysiolikliini Neurofysioli., 2010 Toukokuu 1; 40(2):59-124.
12. Holz J, Piosczyk S, Feige B, Spiegelhalder K, Baglioni C, Riemannin D, et al. EEG sigma ja hitaan aallon aktiivisuus NREM-unen aikana korreloivat yön yli julistavan ja prosessuaalisen muistin yhdistymisen kanssa. J Sleep Res. 2012 Dec 1;21(6):612-9.
13. Gardner RJ, Hughes SW, Jones MW. Ero Piikki Ajoitus ja Vaihe Dynamiikkaa Reticular Talamus ja Otsalohkon Aivokuoren Hermosolujen Väestön Unen aikana Karat. J Neurosci. 2013 marras 20;33(47):18469-80.

Figure legend:

EEG recordings from 45-day-old fetus removed during an kohdunulkoinen raskaus., Aivokuolema tapahtui viimeksi, noin 91 minuuttia kohdun valtimoista irtautumisen jälkeen.