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en tant que neuroscientifique et mère de deux enfants, j’ai toujours voulu savoir comment fonctionne le cerveau des petits. Selon certains sites Web que j’avais lus, l’activité électrique avait été enregistrée dans le cerveau d’un fœtus humain seulement six semaines et trois jours après la conception (1). Ce serait seulement trois semaines après que le cœur fœtal commence à battre (2), et une semaine après les premiers mouvements fœtaux enregistrés (3)., Mais, comme tout neuroscientifique vous le dira, il est difficile d’enregistrer l’activité électrique du cerveau humain adulte en utilisant l’électroencéphalographie (EEG) en raison de l’interférence des muscles du cuir chevelu et des os crâniens. Comment un bébé de la taille d’un raisin pourrait-il produire suffisamment d’activité électrique pour être détecté?

j’ai entrepris de trouver la recherche originale et de déterminer si elle a été bien faite. Je m’attendais à ce que les signaux électriques provenant des muscles de la mère masquent ceux du cerveau de l’enfant à naître., Pire, la plupart des chercheurs utilisent des EEG fœtaux pour enregistrer l’activité cérébrale chez les bébés pendant l’accouchement ou au cours du dernier trimestre de la grossesse. En fait, tous les articles publiés publiquement en ligne citaient la recherche sur le cerveau des bébés au cours du premier trimestre de seconde main. J’ai commencé à craindre que l’affirmation selon laquelle un fœtus de 45 jours montre une activité cérébrale soit fausse.

pour trouver la réponse, j’ai dû visiter la Bibliothèque du Congrès et dépoussiérer un article scientifique si ancien qu’il n’est pas accessible au public sur internet., En 1955, Winslow Borkowski et Richard Bernstine, médecins au Jefferson Medical College Hospital, ont conservé temporairement un petit enfant à naître retiré 45 jours après la conception pendant une grossesse extra-utérine et enregistré des zones frontales et occipitales de son cerveau. L’équipe a utilisé des électrodes à aiguille pour enregistrer l’activité cérébrale à 3 millimètres et 1 centimètre sous la surface du cerveau (4)., Ces électrodes ont pénétré dans le tissu crânien, ce qui résout le problème des interférences électriques des muscles voisins. À 45 jours après la conception, le cerveau est penché vers l’avant et est presque aussi grand que le corps entier du fœtus, ce qui permet ces enregistrements profonds (5).

généralement, les médecins enregistrent l’activité cérébrale, ou EEGs, à l’aide d’électrodes placées sur le cuir chevelu., En utilisant une électrode qui va réellement à l’intérieur du cerveau, les médecins et les scientifiques obtiennent un enregistrement plus précis parce que les électrodes détectent plus d’activité neuronale que l’activité musculaire lorsque l’électrode est entourée de tissu neural. La technique d’enregistrement de Borkowski et Bernstine est la méthode la plus fiable pour enregistrer les EEG, mais elle provoque également des lésions cérébrales permanentes et n’est donc utilisée que chez les animaux ou les humains présentant des crises incontrôlables. Dans ce cas, le fœtus n’avait que quelques minutes à vivre, de sorte que la technique scientifique invasive n’était pas considérée comme contraire à l’éthique., Notamment, l’utilisation de cette technique sur les bébés nés trop tôt pour survivre clos, à ma connaissance, en 1961 (6).

les médecins ont commencé à enregistrer le fœtus âgé de 45 jours 10 minutes après la chirurgie qui l’a séparé de l’approvisionnement en sang maternel et ont continué à enregistrer pendant près de 90 minutes jusqu’à la mort cérébrale complète, déterminée par l’absence totale d’activité EEG (4)., Bien qu’il puisse être surprenant que l’activité cérébrale du fœtus se soit poursuivie si longtemps après la séparation du flux sanguin oxygéné de sa mère, les neurones néonatals ont des mécanismes de protection pour les aider à survivre à la détresse métabolique et aux environnements à faible teneur en oxygène (7).

convaincu que les preuves de l’activité cérébrale humaine à 45 jours après la conception étaient solides, je me suis tourné vers la question de ce que nous pouvons apprendre de ces enregistrements EEG fœtaux.

Les électroencéphalogrammes (EEG) enregistrent l’activité électrique spontanée générée par les neurones actifs dans le cerveau., En général, le cerveau produit une activité électrique divisée en deux parties – des composantes rythmiques simultanées, souvent appelées ondes cérébrales, et des potentiels liés aux événements, liés à la stimulation sensorielle ou à la pensée liée aux tâches. Les scientifiques qui observent un EEG ne peuvent pas dire ce qu’une personne pense et ressent, mais les potentiels liés aux événements montrent que le cerveau détecte et perçoit son environnement. Les potentiels d’événements sont également faciles à détecter à partir du cuir chevelu ou, dans le cas d’un enfant à naître, des électrodes à la surface du ventre de sa mère., D’après la mesure externe, nous savons qu’un fœtus de 26 semaines après la conception répond aux sons avec des potentiels liés aux événements (8), mais les limitations techniques empêchent les chercheurs d’obtenir des données claires à des âges gestationnels plus précoces.

en revanche, les ondes cérébrales peuvent être difficiles à détecter en utilisant des méthodes non invasives. Lorsqu’ils peuvent être mesurés, certains rythmes d’ondes cérébrales peuvent indiquer l’état de conscience d’une personne, par exemple chez l’adulte:

• une activité à ondes lentes est observée pendant le sommeil profond.,
• De courtes rafales d’activité rythmique à haute fréquence appelées « broches de sommeil” sont observées

pendant un sommeil plus léger.

• une activité rythmique plus rapide peut être observée pendant le mouvement et les tâches nécessitant une attention particulière.

enfin, l’absence de toute activité EEG indique une mort cérébrale.

lorsque Borkowski et Bernstine ont étudié le cerveau du fœtus âgé de 45 jours, ils ont observé des schémas d’activité cérébrale qu’ils ont décrits comme similaires à ceux observés chez les fœtus plus âgés (6)., Les fœtus en développement normal, les nouveau-nés prématurés en bonne santé et les nouveau-nés nés à terme présentent deux principales caractéristiques de L’EEG: l’activité « discontinue” et l’activité « trace-alternante” (9). L’activité discontinue est un mélange d’activité à ondes lentes et de sursauts qui ressemblent à des potentiels liés à des événements. L’activité Trace-alternante se réfère à des éclats brusques d’activité électrique suivis de rythmes multiples avec une amplitude élevée. Les scientifiques ont postulé que l’activité trace-alternante représente le sommeil calme, et l’activité discontinue représente l’éveil ou le sommeil rapide des mouvements oculaires (10)., Les prématurés plus âgés montrent plus d’activité de trace-alternant que les prématurés plus jeunes, ce qui suggère que l’activité de trace-alternant augmente avec la maturité fœtale (11).

de 1955 à 1961, Borkowski et Bernstine ont étudié les EEG d’un total de six fœtus, âgés de 43 à 120 jours après la conception et enlevés pendant une grossesse extra-utérine ou une hystérectomie. Bernstine a décrit les ondes cérébrales (6):

« l’activité électrique était des ondes de basse tension (10 à 20 microvolts) se produisant à ½ à 2 par seconde. Une activité plus rapide (2 à 8 vagues par seconde) était présente presque aussi fréquemment., Le rythme à huit à douze vagues par seconde était nettement moins fréquent, tout comme l’activité à plus de douze vagues par seconde. »

fait important, le fait que ces scientifiques ont observé plusieurs types de rythmes révèle que les réseaux de neurones ont montré plus d’un modèle d’activité. Les neurones fœtaux ne tiraient pas simplement au hasard, mais se synchronisaient avec les neurones voisins pendant de petites périodes de temps. En outre, les modèles à basse tension et à ondes lentes ressemblaient au sommeil à ondes lentes chez les adultes, mais on ne sait pas si cela signifie que le fœtus dormait., De plus, les médecins ont fait une observation spéciale chez le fœtus âgé de 45 jours (4):

« des rafales d’activité d’ondes rapides (16 par seconde) du cortex superficiel et des structures plus profondes du tronc cérébral ont été observées à deux reprises. Ces ondes ressemblaient à des fuseaux de sommeil comme observé dans l’électroencéphalogramme adulte. »

comme mentionné précédemment, les” broches de sommeil  » apparaissent généralement dans les EEG des adultes pendant un sommeil plus léger. Chez l’adulte, les « broches du sommeil” sont en corrélation avec le renforcement des connexions entre les neurones et peuvent aider à former des souvenirs à long terme (12)., Il est possible qu’ils servent le même but chez le fœtus; cependant, le cerveau fœtal n’est pas simplement un cerveau adulte miniature. Il se développe de l’intérieur vers l’extérieur. Plus précisément, les zones sous-corticales profondes se développent en premier. Lorsque le cortex commence à se développer, il forme d’abord des circuits internes. Les projections anatomiques des zones sous-corticales au cortex n’apparaissent qu’au deuxième trimestre. Les Projections utilisant des monoamines, telles que la dopamine et la sérotonine, se forment d’abord entre 12 et 16 semaines, et les projections excitatrices se forment plus tard entre 20 et 23 semaines après la conception (9)., Les broches du sommeil résultent généralement de connexions réciproques entre une structure sous – corticale profonde – le noyau réticulaire thalamique-et le cortex (13). Cependant, la connexion entre le noyau réticulaire thalamique et le cortex ne se serait pas encore développée chez un fœtus âgé de 45 jours. Étant donné que les enregistrements EEG fœtaux provenaient des zones frontales et occipitales superficielles, ces enregistrements montrent probablement une activité provenant de régions cérébrales profondes juxtaposées à l’activité des circuits corticaux internes (5).,

enfin, Borkowski et Bernstine ont terminé leurs enregistrements sur la mort cérébrale (4):

« toute activité électrique du cerveau avait complètement disparu en 91 minutes à partir du moment de la ligature des artères utérines. »

Si l’absence d’activité cérébrale signale la mort cérébrale, alors la présence d’activité cérébrale indique la vie cérébrale. La Science montre clairement qu’un individu humain unique se forme à la conception., Si la présence de l’activité du cerveau indique une vie digne d’intervention médicale et la protection de l’homme en dehors de l’utérus, alors pourquoi ne garantit pas la protection d’un homme à l’intérieur de l’utérus ainsi?

En vérité, l’activité cérébrale fœtale peut commencer bien avant la gestation de 45 jours. Apprendre sur la vie et l’expérience du jeune fœtus est une chasse au Trésor: les scientifiques doivent rassembler des indices à partir d’observations faites lors de grossesses malsaines et d’urgences pour mieux comprendre le développement sain de l’enfant humain., Alors que, en tant que mère, je suis impatiente de savoir quand mon enfant à naître commence à avoir une activité cérébrale, je suis encore plus reconnaissante que notre société se soucie davantage de la sécurité de l’enfant à naître que de l’avancement des connaissances scientifiques. Au fur et à mesure que nous développons de nouvelles technologies, nous pouvons en apprendre beaucoup plus sur les expériences in utero du fœtus, mais la première priorité doit toujours être la sécurité de la mère et de l’enfant.

Katrina Furth, Ph.D. est neuroscientifique et chercheuse associée à L’Institut Charlotte Lozier.

1. 6 à 7 Semaines / aperçu prénatal . ., Disponible auprès de: http://www.ehd.org/dev_article_unit7.php
2. Gittenberger-de Groot AC, Jongbloed MRM, POELMANN RE. Développement cardiaque Normal et anormal. Dans: MD JHM, FRCP JIEHM, éditeurs. Médecine Cardiovasculaire Pédiatrique . Wiley-Blackwell; 2012 . p. 1-22. Disponible à partir de: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781444398786.ch1/summary
3. de Vries JIP, visser GHA, Prechtl HFR. L’émergence du comportement fœtal. I. aspects qualitatifs. Début Hum Dev. 1982 déc 30; 7 (4): 301-22.
4. Borkowski WJ, Bernstine RL. Électroencéphalographie du fœtus. Neurologie. 1955 1er Mai;5(5):362.
5. Sadler, T. W. Langman de l’Embryologie Médicale ., 13e éd. Wolters Kluwer Santé; 2015 . Disponible à partir de: http://archive.org/details/LangmansMedicalEmbryology13E2015GHANIM
6. Bernstine RL. Électrocardiographie fœtale et électroencéphalographie. Il Fut Découvert Le À Springfield (Illinois) Par Thomas (1961). 97 p.
7. Pfisterer U, Khodosevich K. survie neuronale dans le cerveau: mécanismes spécifiques au type de neurone. La Mort Cellulaire Dis. 2017 mars; 8 (3): e2643.
8. Draganova R, Eswaran H, Murphy P, Lowery C, Preissl H. Série magnetoencephalographic étude du fœtus et du nouveau-né auditif discriminatoire à l’égard des réponses évoquées. Début Hum Dev. 2007 mars 1; 83 (3): 199-207.
9. Anderson AL, Thomas ME., Plasticité fonctionnelle avant le berceau: examen de l’imagerie fonctionnelle neuronale chez le fœtus humain. Neuroscii Biobehav Rev. 2013 Nov 1; 37 (9, Partie B): 2220-32.
10. Thaler j’, Boldes R, Timor-Tritsch I. en Temps Réel l’Analyse Spectrale de la Fœtale EEG: UNE Nouvelle Approche pour le Suivi des États de Sommeil et de l’État du Foetus pendant le Travail. Pediatr Res. 2000 Sep; 48 (3): 340-5.
11. André M, Lamblin M-D, D’Allest AM, Curzi-Dascalova L, Moussalli-Salefranque F, Nguyen The Tich S, et al. Électroencéphalographie chez les nourrissons prématurés et nés à terme. Caractéristiques de développement et Glossaire. Neurophysiol Clin Neurophysiol., 2010 mai 1; 40 (2): 59-124.
12. Holz J, Piosczyk H, Feige B, Spiegelhalder K, Baglioni C, Riemann D, et al. Le sigma EEG et l’activité à ondes lentes pendant le sommeil NREM sont en corrélation avec la consolidation de la mémoire déclarative et procédurale pendant la nuit. J Sommeil Res. 2012 Déc 1; 21 (6): 612-9.
13. Gardner RJ, Hughes SW, Jones MW. Différentiel Spike Timing et de la Phase Dynamique de la Réticulaire du Thalamus et du cortex Préfrontal Populations Neuronales au cours du Sommeil Broches. J Neurosci. 2013 au 20 Novembre;33(47):18469-80.

légende de la Figure:

enregistrements EEG d’un fœtus de 45 jours enlevé pendant une grossesse extra-utérine., La mort cérébrale est survenue en dernier, environ 91 minutes après la séparation des artères utérines.