Good Mood

om dit rapport als PDF te bekijken, zie foetale EEG’ s: Signalen uit de dageraad van het leven

als neurowetenschapper en moeder van twee kinderen heb ik altijd al willen weten hoe de hersenen van de kleintjes werken. Volgens sommige websites die ik had gelezen, elektrische activiteit was geregistreerd vanuit de hersenen van een menselijke foetus slechts zes weken en drie dagen na de conceptie (1). Dat zou slechts drie weken nadat het foetale hart begint te kloppen (2), en een week na de vroegst geregistreerde foetale bewegingen (3)., Maar, zoals elke neurowetenschapper zal u vertellen, is het moeilijk om elektrische activiteit van volwassen menselijke hersenen met behulp van elektro-encefalografie (EEG) als gevolg van interferentie van de hoofdhuid spieren en craniale botten. Hoe kan een baby ter grootte van een druif genoeg elektrische activiteit produceren om te worden gedetecteerd?

Ik heb getracht het oorspronkelijke onderzoek te vinden en vast te stellen of het goed is gedaan. Ik verwachtte dat elektrische signalen uit de spieren van de moeder die uit de hersenen van het ongeboren kind zouden maskeren., Erger nog, de meeste onderzoekers gebruiken foetale EEG ’s om hersenactiviteit bij baby’ s tijdens de bevalling of in het laatste trimester van de zwangerschap te registreren. In feite citeerden alle online gepubliceerde artikelen het hersenonderzoek op baby ‘ s in het eerste trimester tweedehands. Ik begon te vrezen dat de bewering dat een 45 dagen oude foetus hersenactiviteit vertoont, verkeerd was.

om het antwoord te vinden, moest ik de Library of Congress bezoeken en een wetenschappelijk artikel Afstoffen dat zo oud is dat het niet publiekelijk beschikbaar is op het internet., In 1955, Winslow Borkowski en Richard Bernstine, artsen in het Jefferson Medical College Hospital, tijdelijk bewaard een klein ongeboren kind verwijderd 45 dagen na de conceptie tijdens een buitenbaarmoederlijke zwangerschap en opgenomen van de frontale en occipitale gebieden van de hersenen. Het team gebruikte naaldelektroden om hersenactiviteit op 3 millimeter en 1 centimeter onder het hersenoppervlak te registreren (4)., Deze elektroden penetreerden het schedelweefsel, wat het probleem van elektrische interferentie van nabijgelegen spieren oplost. Op 45 dagen na de conceptie, de hersenen zijn gebogen naar voren en is bijna net zo groot als het hele lichaam van de foetus, waardoor deze diepe opnames (5).

gewoonlijk registreren artsen hersenactiviteit, of EEG ‘ s, met behulp van elektroden op de hoofdhuid., Door een elektrode te gebruiken die daadwerkelijk in de hersenen gaat, krijgen artsen en wetenschappers een nauwkeuriger opname omdat de elektroden meer neurale activiteit dan spieractiviteit detecteren wanneer de elektrode wordt omgeven door neuraal weefsel. Borkowski en Bernstine ’s opnametechniek is de meest betrouwbare methode voor het opnemen van EEG’ s, maar het veroorzaakt ook permanente hersenbeschadiging en wordt daarom alleen gebruikt bij dieren of mensen met oncontroleerbare aanvallen. In dit geval had de foetus slechts enkele minuten te leven, dus de invasieve wetenschappelijke techniek werd niet als onethisch beschouwd., Met name het gebruik van deze techniek bij baby ‘ s die te vroeg geboren werden om te overleven eindigde, voor zover ik weet, in 1961 (6).

de artsen begonnen met het opnemen van de 45 dagen oude foetus 10 minuten na de operatie die de foetus scheidde van de bloedtoevoer van de moeder en bleven het opnemen gedurende bijna 90 minuten tot volledige hersendood, bepaald door het volledige gebrek aan EEG-activiteit (4)., Hoewel het verrassend kan zijn dat de hersenactiviteit van de foetus zo lang na scheiding van de zuurstofrijke bloedstroom van zijn moeder bleef, hebben neonatale neuronen beschermende mechanismen om hen te helpen metabolische nood en zuurstofarme omgevingen te overleven (7).in de overtuiging dat het bewijs voor menselijke hersenactiviteit 45 dagen na de conceptie sterk was, wendde ik me tot de vraag wat we kunnen leren van deze foetale EEG-opnames.

Elektro-Encefalogrammen (EEG ‘ s) registreren de spontane elektrische activiteit die wordt gegenereerd door actieve neuronen in de hersenen., In het algemeen, de hersenen produceert elektrische activiteit verdeeld in twee delen-gelijktijdige ritmische componenten, vaak genoemd hersengolven, en event-gerelateerde potentialen, gerelateerd aan sensorische stimulatie of taak-gerelateerde denken. Wetenschappers die een EEG observeren kunnen niet zeggen wat een persoon denkt en voelt, maar gebeurtenisgerelateerde potentialen tonen aan dat de hersenen zijn omgeving waarnemen en waarnemen. Event potentials zijn ook gemakkelijk te detecteren vanaf de hoofdhuid of, in het geval van een ongeboren kind, van elektroden op het oppervlak van de buik van zijn moeder., Uit externe metingen weten we dat een foetus van 26 weken na de conceptie reageert op geluiden met event-gerelateerde potentialen (8), Maar technische beperkingen voorkomen dat onderzoekers duidelijke gegevens krijgen op eerdere zwangerschapsleeftijden.

daarentegen kunnen hersengolven moeilijk te detecteren zijn met niet-invasieve methoden. Wanneer deze kunnen worden gemeten, kunnen bepaalde ritmes van hersengolven de bewustzijnstoestand van een persoon aangeven, bijvoorbeeld bij volwassenen:

• langzame golfactiviteit wordt waargenomen tijdens diepe slaap.,
• korte uitbarstingen van hoogfrequente ritmische activiteit genaamd “slaapspindels” worden waargenomen

tijdens lichtere slaap.

• snellere ritmische activiteit kan worden gezien tijdens beweging en taken die aandacht nodig hebben.

ten slotte wijst de afwezigheid van enige EEG-activiteit op hersendood.

toen Borkowski en Bernstine de hersenen van de 45 dagen oude foetus bestudeerden, merkten zij patronen van hersenactiviteit die zij beschreven als vergelijkbaar met die waargenomen bij oudere foetussen (6)., Normaal gesproken vertonen de ontwikkeling van foetussen, gezonde prematuren en voldragen pasgeborenen twee belangrijke EEG-patronen: “discontinue” activiteit en “trace-alternant” activiteit (9). Discontinue activiteit is een mengsel van langzame golfactiviteit en uitbarstingen die lijken op gebeurtenisgerelateerde potentialen. Trace-alternant activiteit verwijst naar scherpe uitbarstingen van elektrische activiteit gevolgd door meerdere ritmes met een hoge amplitude. Wetenschappers hebben gesteld dat trace-alternant activiteit staat voor rustige slaap, en discontinue activiteit staat voor waakzaamheid of snelle oogbeweging slaap (10)., Oudere te vroeg geboren zuigelingen vertonen meer trace-alternant activiteit dan jongere te vroeg geboren zuigelingen, wat erop wijst dat trace-alternant activiteit toeneemt met foetale rijpheid (11).van 1955 tot 1961 bestudeerden Borkowski en Bernstine de EEG ‘ s van in totaal zes foetussen in de leeftijd van 43 tot 120 dagen na de conceptie en verwijderd tijdens buitenbaarmoederlijke zwangerschap of hysterectomie. Bernstine beschreef de hersengolven (6):

“elektrische activiteit was laagspanningsgolven (10 tot 20 microvolt) met ½ tot 2 per seconde. Snellere (2-8 golven per seconde) activiteit was bijna even vaak aanwezig., Ritme bij acht tot twaalf golven per seconde was beslist minder frequent als activiteit bij meer dan twaalf golven per seconde.”

belangrijk is dat het feit dat deze wetenschappers waargenomen meerdere soorten ritmes onthult dat netwerken van neuronen toonde meer dan één patroon van activiteit. De foetale neuronen schoten niet zomaar willekeurig, maar synchroniseerden met naburige neuronen voor kleine perioden. Bovendien leken de lage-voltage, slow-wave patronen op slow-wave slaap bij volwassenen, maar het is onduidelijk of dit betekent dat de foetus sliep., Bovendien maakten de artsen een speciale observatie bij de 45 dagen oude foetus (4):

“uitbarstingen van snelle golfactiviteit (16 per seconde) van de oppervlakkige cortex en diepere structuren van de hersenstam werden twee keer gezien. Deze golven leken op slaapspindels zoals waargenomen in het volwassen elektro-encefalogram.”

zoals eerder vermeld, komen” slaapspindels “vaak voor in de EEG’ s van volwassenen tijdens lichtere slaap. Bij volwassenen correleren “slaapspindels” met het versterken van verbindingen tussen neuronen en kunnen langetermijngeheugens helpen vormen (12)., Het is mogelijk dat ze hetzelfde doel dienen in de foetus; echter, de foetale hersenen is niet gewoon een miniatuur volwassen hersenen. Het ontwikkelt zich van binnenuit. Vooral diepe subcorticale gebieden ontwikkelen zich eerst. Als de cortex zich ontwikkelt, vormt hij eerst interne circuits. Anatomische uitsteeksels van de subcorticale gebieden naar de cortex verschijnen pas in het tweede trimester. Projecties met behulp van monoamines, zoals dopamine en serotonine, vormen zich eerst tussen 12 en 16 weken, en prikkelende projecties vormen zich later tussen 20 en 23 weken na de conceptie (9)., Slaapspindels ontstaan meestal uit Wederzijdse verbindingen tussen een diepe subcorticale structuur – de thalamische reticulaire kern – en de cortex (13). Echter, de verbinding tussen de thalamische reticulaire kern en de cortex zou nog niet hebben ontwikkeld in een 45-dagen oude foetus. Gezien het feit dat de EEG-opnames van de foetus afkomstig waren van de oppervlakkige frontale en occipitale gebieden, tonen deze opnames waarschijnlijk activiteit afkomstig van diepe hersengebieden naast Activiteit van interne corticale circuits (5).,uiteindelijk beëindigden Borkowski en Bernstine hun opnames na hersendood (4):”alle elektrische activiteit van de hersenen was volledig verdwenen in 91 minuten na het moment van afbinding van de uteriene slagaders.”

als de afwezigheid van hersenactiviteit hersendood signaleert, dan duidt de aanwezigheid van hersenactiviteit op hersenleven. De wetenschap toont duidelijk aan dat een uniek menselijk individu zich vormt bij de conceptie., Als de aanwezigheid van hersenactiviteit wijst op een leven dat medische interventie en bescherming waardig is in een mens buiten de baarmoeder, waarom rechtvaardigt het dan geen bescherming voor een mens in de baarmoeder?

in werkelijkheid kan de activiteit van de foetale hersenen lang vóór de 45 dagen zwangerschap beginnen. Leren over het leven en de ervaring van de jonge foetus is een speurtocht: wetenschappers moeten aanwijzingen verzamelen uit waarnemingen tijdens ongezonde zwangerschappen en noodsituaties om inzicht te krijgen in de gezonde ontwikkeling van het menselijke kind., Terwijl ik als moeder graag wil weten wanneer mijn ongeboren kind hersenactiviteit begint te vertonen, ben ik nog dankbaarder dat onze samenleving meer om de veiligheid van het ongeboren kind geeft dan om de vooruitgang van wetenschappelijke kennis. Als we nieuwe technologieën ontwikkelen, kunnen we veel meer leren over de ervaringen in de baarmoeder van de foetus, maar de eerste prioriteit moet altijd de veiligheid van moeder en kind zijn.Katrina Furth, Ph. D. is een neurowetenschapper en associate scholar bij het Charlotte Lozier Institute.

1. 6 tot 7 weken / prenataal overzicht . ., Beschikbaar bij: http://www.ehd.org/dev_article_unit7.php
2. Gittenberger-de Groot AC, Jongbloed MRM, Poelmann RE. Normale en abnormale hartontwikkeling. In: MD JHM, FRCP JIEHM, editors. Pediatrische Cardiovasculaire Geneeskunde . Wiley-Blackwell; 2012 . blz. 1-22. Beschikbaar bij: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781444398786.ch1/summary
3. De Vries JIP, Visser GHA, Prechtl HFR. De opkomst van foetaal gedrag. I. kwalitatieve aspecten. Vroege Hum Dev. 1982 Dec 30; 7 (4): 301-22.
4. Borkowski WJ, Bernstine RL. Elektro-encefalografie van de foetus. Neurologie. 1955 mei 1; 5 (5):362.
5. Sadler, T. W. Langman ‘ S Medical Embryology ., 13e ed. Wolters Kluwer Gezondheid; 2015 . Beschikbaar vanaf: http://archive.org/details/LangmansMedicalEmbryology13E2015GHANIM
6. Bernstine RL. Foetale elektrocardiografie en elektro-encefalografie. Springfield, Ill: Thomas; 1961. P.
7. Pfisterer u, Khodosevich K. Neuron survival in the brain: neuron type-specific mechanisms. Celdood Dis. 2017 mrt; 8 (3): e2643.Draganova R, Eswaran H, Murphy P, Lowery C, Preissl H. Serial magnetoencephalographic study of fetal and newborn auditory discriminative evoked responses. Vroege Hum Dev. 2007 Mar 1; 83(3): 199-207.
8. Anderson AL, Thomason ME., Functionele plasticiteit voor de wieg: een overzicht van neurale functionele beeldvorming in de menselijke foetus. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov 1; 37 (9, Deel B): 2220-32.
9. Thaler I, Boldes R, Timor-Tritsch I. Real-Time Spectral Analysis of the Fetal EEG: A New Approach to Monitoring Sleep States and Fetal Condition during Labor. Pediatr Res. 2000 Sep;48 (3): 340-5.André M, Lamblin M-D, D ‘ Allest AM, Curzi-Dascalova L, Moussalli-Salefranque F, Nguyen The Tich S, et al. Elektro-encefalografie bij premature en voldragen zuigelingen. Ontwikkelingskenmerken en verklarende woordenlijst. Neurophysiol Clin Neurophysiol., 2010 mei 1; 40 (2):59-124.
10. Holz J, Piosczyk H, Feige B, Spiegelhalder K, Baglioni C, Riemann D, et al. EEG sigma en slow-wave activiteit tijdens NREM slaap correleren met ‘ s nachts declaratieve en procedurele geheugen consolidatie. J Sleep Res.2012 Dec 1;21(6):612-9.Gardner RJ, Hughes SW, Jones MW. Differentiële piek Timing en Fasedynamiek van reticulaire thalamische en prefrontale corticale neuronale populaties tijdens de slaap spindels. J Neurosci. 2013 Nov 20; 33 (47):18469-80.

figuur legenda:

EEG opnames van 45 dagen oude foetus verwijderd tijdens een buitenbaarmoederlijke zwangerschap., Hersendood vond het laatst plaats, ongeveer 91 minuten na de scheiding van de uteriene slagaders.