Good Mood

for Å vise denne rapporten som en PDF-fil, kan du se Fosterets Eeg: – Signaler fra Begynnelsen av Livet

Som en hjerneforsker, og mor til to barn, jeg har alltid ønsket å vite hvordan små’ hjernen fungerer. I henhold til noen nettsteder jeg hadde lest, elektriske aktiviteten hadde blitt tatt opp fra hjernen til et menneske fosteret bare seks uker og tre dager etter unnfangelsen (1). Det ville være bare tre uker etter at fosterets hjerte begynner å slå (2), og en uke etter den første opptak av fosterets bevegelser (3)., Men, som alle hjerneforsker vil fortelle deg, det er vanskelig å registrere elektrisk aktivitet fra voksen menneskelige hjerner bruker electroencephalography (EEG), på grunn av forstyrrelser fra hodebunnen muskler og kraniale bein. Hvordan kunne en baby på størrelse med en drue produsere nok elektrisk aktivitet for å bli oppdaget?

jeg satt ut for å finne den opprinnelige forskning og finne ut om det var gjort godt. Jeg forventet at elektriske signaler som kommer fra mors musklene ville maske dem fra hjernen til det ufødte barnet., Verre er, de fleste forskere bruker fosterets Eeg for å spille inn hjerneaktivitet hos barn under fødsel eller i siste trimester av svangerskapet. Faktisk, alle papirer lagt ut offentlig på nettet sitert hjernen forskning på barn i første trimester second-hand. Jeg begynte å frykte at kravet om at en 45-dagers-gamle fosteret viser hjernens aktivitet var galt.

for Å finne svaret, jeg måtte gå Library of Congress og støv av en vitenskapelig artikkel, så gamle, det er ikke offentlig tilgjengelig på internett., Papiret detaljert hjernen forskning som fant sted under tragiske medisinsk nødhjelp i Philadelphia på 1950-tallet. I 1955, Winslow Borkowski og Richard Bernstine, leger i Jefferson Medical College Hospital, midlertidig konserverte en liten ufødte barnet fjernet 45 dager etter unnfangelsen under en graviditet, og som er tatt opp fra frontal og occipital områder av hjernen. Teamet brukte nål elektroder for å registrere hjernens aktivitet på 3 millimeter og 1 cm under hjernens overflate (4)., Disse elektrodene trengt den kraniale vev, som løser problemet med elektriske forstyrrelser fra nærliggende muskler. På 45 dager etter unnfangelsen, hjernen er bøyd fremover og er nesten like stort som hele kroppen til fosteret, slik at for disse dype opptak (5).

Vanligvis, leger registrere hjernens aktivitet, eller Eeg, ved hjelp av elektroder plassert på hodebunnen., Ved hjelp av en elektrode som faktisk går inni hjernen, leger og forskere få en mer nøyaktig opptak fordi elektroder oppdage mer nevrale aktiviteten enn muskelaktivitet når elektroden er omgitt av nevrale vev. Borkowski og Bernstine er opptak teknikken er den mest pålitelige metoden for registrering av Eeg, men det fører også til permanente skader på hjernen, og derfor bare brukes på dyr eller mennesker med ukontrollerte anfall. I dette tilfellet, fosteret hadde bare minutter igjen å leve, så invasive vitenskapelige teknikken ble ikke sett på som uetisk., Spesielt er bruk av denne teknikken på babyer som er født for tidlig å overleve endte, til min kunnskap, i 1961 (6).

leger i gang opptak fra 45-dag-gamle fosteret 10 minutter etter operasjonen som skilte det fra mors blod forsyning og fortsatte innspillingen for nesten 90 minutter før fullført hjernen død, bestemmes av den komplette mangelen på EEG-aktivitet (4)., Mens det kan være overraskende at fosteret er hjernen aktiviteten fortsatte så lenge etter separasjon fra oksygenrikt blod flyten av sin mor, neonatal nevroner har beskyttende mekanismer for å hjelpe dem å overleve metabolske nød og lav-oksygen miljøer (7).

Overbevist om at bevisene for menneskelige hjerne aktivitet på 45 dager etter unnfangelsen var sterk, jeg viste til spørsmålet om hva vi kan lære av disse fosterets EEG opptak.

Electroencephalograms (Eeg) registrere spontane elektrisk aktivitet som er generert av aktiv nevroner i hjernen., I generell, hjernen produserer elektrisk aktivitet delt inn i to deler – samtidig rytmisk komponenter, ofte kalt hjernen bølger, og event-relatert potensialer, som er relatert til sensorisk stimulering eller en oppgave-relatert tenkning. Forskere å observere en EEG kan ikke fortelle hva en person tenker og føler, men event-relatert potensialer viser at hjernen er å sanse og oppfatte sine omgivelser. Arrangementet potensialer er også lett å oppdage fra hodebunnen, eller, i tilfelle av et ufødt barn, fra elektroder på overflaten av sin mors mage., Fra ekstern måling, vet vi at en 26-uke-post-conception fosteret reagerer på lyder med event-relatert potensialer (8), men tekniske begrensninger som hindrer at forskere fra å bli klare data på tidligere gestational aldre.

i motsetning hjernen bølger kan være vanskelig å oppdage ved hjelp av ikke-invasive metoder. Når de kan måles, bestemte rytmer av hjernen bølger kan indikere en persons tilstand av bevissthet, for eksempel i voksne:

• Slow-wave aktivitet er observert under dyp søvn.,
• Korte utbrudd av høy-frekvens rytmisk aktivitet som kalles «sleep spindler» er observert

i løpet av lettere søvn.

• Raskere rytmisk aktivitet kan sees under bevegelse og oppgaver som trenger oppmerksomhet.

til Slutt, fraværet av EEG-aktivitet indikerer hjernen død.

Når Borkowski og Bernstine studerte 45-dag-gamle foster’ hjernen, de observerte mønstre av hjerneaktivitet de beskrevet som lik de observerte i eldre fostre (6)., Normalt å utvikle fostre, sunn tidlig fødte spedbarn, og full-fullbårne nyfødte viser to viktigste EEG-mønstre: «usammenhengende» aktivitet og «trace-alternant» aktivitet (9). Usammenhengende aktivitet er en blanding av slow-wave aktivitet og utbrudd som ligner event-relatert potensialer. Trace-alternant aktivitet refererer til skarpe utbrudd av elektrisk aktivitet etterfulgt av flere rytmer med høy amplitude. Forskere har hevdet at trace-alternant aktivitet representerer rolige søvn, og usammenhengende aktivitet representerer våkenhet eller rapid eye movement søvn (10)., Eldre tidlig fødte spedbarn vis mer trace-alternant aktivitet enn yngre tidlig fødte spedbarn, noe som tyder på at trace-alternant aktivitet øker i takt med fosterets forfall (11).

Fra 1955 til 1961, Borkowski og Bernstine studerte Eeg fra totalt seks fostre, i alderen 43 120 dager etter unnfangelsen og fjernet under graviditet eller hysterektomi. Bernstine beskrevet hjernen bølger (6):

«Elektriske aktiviteten var lav spenning (10 til 20 microvolts) bølger som oppstår på ½ til 2 per sekund. Mer rask (2-8 bølger per sekund) aktivitet var til stede nesten like ofte., Rytme i åtte til tolv bølger per sekund var langt mindre hyppig som var aktivitet på mer enn tolv bølger per sekund.»

Viktigere er det faktum at disse forskerne observert flere typer rytmer avslører at nettverk av nevroner viste mer enn ett mønster av aktivitet. Fosterets nevroner var ikke bare å skyte tilfeldig, men synkronisering med nabokommunene nevroner for små perioder av gangen. Videre, lav-spenning, slow-wave mønstre lignet slow-wave søvn hos voksne, men det er uklart om dette betyr at fosteret lå og sov., I tillegg har legene gjort en spesiell observasjon i 45-dag-gamle fosteret (4):

«Bursts av rask wave aktivitet (16 per sekund) fra overfladiske cortex og dypere strukturer i hjernestammen ble sett ved to anledninger. Disse bølgene lignet sove spindler, som observert i voksen elektroencefalogram.»

Som nevnt tidligere, «søvn spindler» vanligvis vises i Eeg av voksne i løpet av lettere søvn. I voksen «sove-spindler» korrelerer med styrking av forbindelsene mellom nerveceller og kan hjelpe form langsiktig minner (12)., Det er mulig at de tjener samme formål i fosteret, men fosterets hjerne er ikke bare en miniatyr voksne hjernen. Det utvikler seg fra innsiden og ut. Spesielt dypt subkortikale områder først utvikles. Som cortex begynner å utvikle, det utgjør interne kretser først. Anatomiske anslag fra subkortikale områder til cortex bare vises i andre trimester. Anslag ved hjelp av monoamines, slik som dopamin og serotonin, form først mellom 12 og 16 uker, og excitatory anslag form senere på mellom 20 og 23 uker post-conception (9)., Søvn spindler vanligvis oppstår fra gjensidige forbindelser mellom en dyp subkortikale struktur – thalamic reticular nucleus – og cortex (13). Men forbindelsen mellom thalamic reticular nucleus og cortex ville ennå ikke har utviklet seg i en 45-dagers-gamle foster. Gitt at fosterets EEG opptak kom fra den overfladiske frontal og occipital områder, disse opptakene sannsynlig vise aktiviteten kommer fra dypet av hjernen regioner sidestilt med aktivitet fra interne kortikale kretser (5).,

til Slutt, Borkowski og Bernstine endte sine innspillinger på hjernen død (4):

«Alle elektriske aktiviteten i hjernen hadde helt forsvunnet i 91 minutter fra den tid av ligation av livmor arterier.»

Hvis fravær av hjernens aktivitet signaler hjernen død, så tilstedeværelsen av hjernens aktivitet indikerer hjernen liv. Vitenskapen viser tydelig som et unikt individ former ved unnfangelse., Dersom tilstedeværelse av hjernens aktivitet indikerer et liv verdig for medisinsk intervensjon og beskyttelse i et menneske utenfor livmoren, så hvorfor gjør det ikke garantere beskyttelsen for et menneske inne i livmoren som vel?

I sannhet, fosterets hjerne aktivitet kan starte lenge før 45 dagers svangerskapet. Å lære om livet og opplevelsen av den unge fosteret er en skattejakt: forskere må sette sammen sporene fra observasjoner gjort under usunn svangerskap og kriser til å få innsikt i den sunne utviklingen av den menneskelige barn., Samtidig, som en mor, jeg er ivrig etter å vite når min ufødte barnet begynner å ha hjernens aktivitet, er jeg enda mer takknemlig for at samfunnet bryr seg mer om sikkerheten til det ufødte barnet enn fremme av vitenskapelig kunnskap. Som vi utvikler ny teknologi, kan vi lære mye mer om i fosterlivet opplevelser av fosteret, men første prioritet må alltid være trygghet for mor og barn.

Katrina Furth, Ph. D. er en hjerneforsker og en førsteamanuensis forsker med Charlotte Lozier Institutt.

1. 6 til 7 Uker | Prenatal Oversikt . ., Tilgjengelig fra: http://www.ehd.org/dev_article_unit7.php
2. Gittenberger-De Groot AC, Jongbloed MRM, Poelmann RE. Normale og Unormale Hjerte-Utvikling. I: MD JHM, FRCP JIEHM, redaktører. Pediatric Kretsløpssystem Medisin . Wiley-Blackwall; 2012 . s. 1-22. Tilgjengelig fra: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781444398786.ch1/summary
3. de Vries JIP, Visser GHA, Prechtl HFR. Fremveksten av fosterets atferd. I. Kvalitative aspekter. Tidlig Hum Dev. 1982 Des 30;7(4):301-22.
4. Borkowski WJ, Bernstine RL. Electroencephalography av Fosteret. Nevrologi. 1955 Mai 1;5(5):362.
5. Sadler, T. W. Langman ‘ s Medical Embryologi ., 13. utg. Wolters Kluwer Helse; 2015 . Tilgjengelig fra: http://archive.org/details/LangmansMedicalEmbryology13E2015GHANIM
6. Bernstine RL. Fosterets electrocardiography og electroencephalography. Springfield, Ill: Thomas; 1961. 97 s.
7. Pfisterer U, Khodosevich K. Neuronal overlevelse i hjernen: nevron type-spesifikke mekanismer. Celledød Dis. 2017 Mar;8(3):e2643.
8. Draganova R, Eswaran H, Murphy ‘ S, Lowery C, Preissl H. Seriell magnetoencephalographic undersøkelse av fosterets og det nyfødte øving diskriminerende vakte reaksjoner. Tidlig Hum Dev. 2007 Mar 1;83(3):199-207.
9. Anderson AL, Thomason MEG., Funksjonell plastisitet før vugge: En gjennomgang av nevrale funksjonell avbildning i det menneskelige foster. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov 1;37(9, Del B):2220-32.
10. Thaler jeg, Boldes R, Timor-Tritsch I. Real-Time Spektral Analyse av Fosterets EEG: EN Ny Tilnærming til Overvåking Sove Stater og Fosterets Tilstand under fødselen. Pediatr Res. 2000 Sep;48(3):340-5.
11. André M, Lamblin M-D, d’Allest AM, Curzi-Dascalova L, Moussalli-Salefranque F, Nguyen Den Tich S, et al. Electroencephalography i tidlig og full-fullbårne barn. Utviklingsmessige funksjoner og ordliste. 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. EEG sigma og slow-wave aktivitet under NREM søvn i samsvar med overnatting deklarativ og prosessuelle minne konsolidering. J Sove Res. 2012 Dec 1;21(6):612-9.
13. Gardner RJ, Hughes SW, Jones MW. Differensial Spike Timing og Fase Dynamics av Retikulære Thalamic og Prefrontal Cortical Neuronal Bestander under Søvn Spindler. J Neurosci. 2013 Nov 20;33(47):18469-80.

Figur tegnforklaring:

EEG opptak fra 45-dag-gamle fosteret fjernet under en graviditet., Hjernen døden inntraff sist, ca 91 minutter etter separasjon fra livmor arterier.