Good Mood

aby zobaczyć ten raport w formacie PDF, Zobacz EEG płodowe: sygnały z zarania życia

jako neurobiolog i matka dwójki dzieci, zawsze chciałam wiedzieć, jak działają mózgi maluchów. Według niektórych stron internetowych, które czytałem, aktywność elektryczna została zarejestrowana z mózgu płodu ludzkiego zaledwie sześć tygodni i trzy dni po zapłodnieniu (1). Byłoby to zaledwie trzy tygodnie po rozpoczęciu bicia serca płodu (2) i tydzień po najwcześniej odnotowanych ruchach płodu (3)., Ale, jak każdy neurobiolog powie Ci, trudno jest rejestrować aktywność elektryczną z ludzkich mózgów dorosłych za pomocą elektroencefalografii (EEG) z powodu zakłóceń z mięśni głowy i kości czaszki. Jak dziecko wielkości winogrona może wytwarzać wystarczającą aktywność elektryczną do wykrycia?

wyruszyłem, aby znaleźć oryginalne badania i ustalić, czy zostały wykonane dobrze. Spodziewałam się, że sygnały elektryczne pochodzące z mięśni matki maskują sygnały z mózgu nienarodzonego dziecka., Co gorsza, większość badaczy wykorzystuje EEG płodu do rejestrowania aktywności mózgu u dzieci podczas porodu lub w ostatnim trymestrze ciąży. W rzeczywistości wszystkie gazety opublikowane publicznie w Internecie cytowały badania mózgu dzieci w pierwszym trymestrze z drugiej ręki. Zacząłem się obawiać, że twierdzenie, że 45-dniowy płód wykazuje aktywność mózgu, było błędne.

aby znaleźć odpowiedź, musiałem odwiedzić Bibliotekę Kongresu i odkurzyć artykuł naukowy tak stary, że nie jest publicznie dostępny w Internecie., W 1955 roku Winslow Borkowski i Richard Bernstine, lekarze W Jefferson Medical College Hospital, tymczasowo zachowali maleńkie nienarodzone dziecko usunięte 45 dni po zapłodnieniu podczas ciąży pozamacicznej i zarejestrowane z obszarów czołowych i potylicznych mózgu. Zespół używał elektrod igłowych do rejestrowania aktywności mózgu w odległości 3 milimetrów i 1 centymetra pod powierzchnią mózgu (4)., Elektrody te przeniknęły do tkanki czaszki, co rozwiązuje problem zakłóceń elektrycznych z pobliskich mięśni. W 45 dni po zapłodnieniu mózg jest pochylony do przodu i jest prawie tak duży jak całe ciało płodu, co pozwala na te głębokie nagrania (5).

zazwyczaj lekarze rejestrują aktywność mózgu, lub EEG, za pomocą elektrod umieszczonych na skórze głowy., Używając elektrody, która faktycznie trafia do mózgu, lekarze i naukowcy uzyskują dokładniejsze nagranie, ponieważ elektrody wykrywają więcej aktywności neuronowej niż aktywności mięśniowej, gdy elektroda jest otoczona tkanką nerwową. Technika zapisu Borkowskiego i Bernstine ' a jest najbardziej wiarygodną metodą zapisu EEG, ale również powoduje trwałe uszkodzenie mózgu, dlatego jest stosowana tylko u zwierząt lub ludzi z niekontrolowanymi napadami. W tym przypadku płód miał tylko minuty życia, więc inwazyjna technika naukowa nie została uznana za nieetyczną., W szczególności, użycie tej techniki na dzieciach urodzonych zbyt wcześnie, aby przeżyć skończyło się, według mojej wiedzy, w 1961 roku (6).

lekarze zaczęli nagrywać od 45-dniowego płodu 10 minut po operacji, która oddzieliła go od ukrwienia matki i kontynuowali nagrywanie przez prawie 90 minut, aż do całkowitej śmierci mózgu, określonej przez całkowity brak aktywności EEG (4)., Chociaż może być zaskakujące, że aktywność mózgu płodu utrzymywała się tak długo po oddzieleniu od natlenionego przepływu krwi matki, neurony noworodkowe mają mechanizmy ochronne, które pomagają im przetrwać zaburzenia metaboliczne i środowiska o niskiej zawartości tlenu (7).

przekonana, że dowody aktywności ludzkiego mózgu w 45 dni po zapłodnieniu są silne, zwróciłam się do pytania, Czego możemy się nauczyć z tych nagrań EEG płodu.

Elektroencefalogramy (EEG) rejestrują spontaniczną aktywność elektryczną generowaną przez aktywne neurony w mózgu., Ogólnie rzecz biorąc, mózg wytwarza aktywność elektryczną podzieloną na dwie części – jednoczesne komponenty rytmiczne, często nazywane falami mózgowymi, i potencjały związane z wydarzeniami, związane ze stymulacją sensoryczną lub myśleniem związanym z zadaniami. Naukowcy Obserwujący EEG nie mogą powiedzieć, co dana osoba myśli i czuje, ale potencjały związane z wydarzeniami pokazują, że mózg wykrywa i postrzega swoje środowisko. Potencjały zdarzeń są również łatwe do wykrycia ze skóry głowy lub, w przypadku nienarodzonego dziecka, z elektrod na powierzchni brzucha matki., Z pomiarów zewnętrznych wiemy, że 26-tygodniowy płód po zapłodnieniu reaguje na Dźwięki potencjałami związanymi ze zdarzeniami (8), ale ograniczenia techniczne uniemożliwiają naukowcom uzyskanie jasnych danych we wcześniejszym wieku ciążowym.

natomiast fale mózgowe mogą być trudne do wykrycia przy użyciu metod nieinwazyjnych. Kiedy można je zmierzyć, pewne rytmy fal mózgowych mogą wskazywać na stan świadomości danej osoby, na przykład u dorosłych:

• aktywność Wolnofalowa jest obserwowana podczas głębokiego snu.,
• podczas lżejszego snu obserwuje się krótkie impulsy rytmicznej aktywności o wysokiej częstotliwości zwane „wrzecionami snu”

.

• szybsza aktywność rytmiczna może być widoczna podczas ruchu i zadań wymagających uwagi.

na koniec brak aktywności EEG wskazuje na śmierć mózgu.

Kiedy Borkowski i Bernstine badali mózg 45-dniowego płodu, zaobserwowali wzorce aktywności mózgu, które opisali jako podobne do obserwowanych u starszych płodów (6)., Normalnie rozwijające się płody, zdrowe wcześniaki i noworodki pełnookresowe wykazują dwa główne wzorce EEG: aktywność ” nieciągłą „i aktywność” śladowo-naprzemienną ” (9). Aktywność nieciągła jest mieszaniną aktywności wolnofalowej i wybuchów przypominających potencjały związane z wydarzeniami. Aktywność Trace-alternant odnosi się do ostrych wybuchów aktywności elektrycznej, po których następuje wiele rytmów o wysokiej amplitudzie. Naukowcy stwierdzili, że aktywność śladowa reprezentuje spokojny sen, a nieciągła aktywność reprezentuje czuwanie lub szybki sen oczny (10)., Starsze wcześniaki wykazują większą aktywność trace-alternant niż młodsze wcześniaki, co sugeruje, że aktywność trace-alternant wzrasta wraz z dojrzałością płodu (11).

w latach 1955-1961 Borkowski i Bernstine badali EEG u sześciu płodów w wieku od 43 do 120 dni po zapłodnieniu, usuniętych podczas ciąży pozamacicznej lub histerektomii. Bernstine opisał fale mózgowe (6):

„aktywność elektryczna to fale niskiego napięcia (10 do 20 mikrowoltów) występujące z ½ do 2 na sekundę. Szybciej (2-8 fal na sekundę) aktywność była obecna prawie tak często., Rytm przy ośmiu do dwunastu fal na sekundę był zdecydowanie rzadszy, podobnie jak aktywność przy większej niż dwanaście fal na sekundę.”

Neurony płodu nie były po prostu uruchamiane losowo, ale synchronizowały się z sąsiednimi neuronami przez krótki czas. Co więcej, niskonapięciowe, wolnofalowe wzorce przypominały sen wolnofalowy u dorosłych, ale nie jest jasne, czy oznacza to, że płód spał., Dodatkowo lekarze dokonali specjalnej obserwacji u 45-dniowego płodu (4):

„dwa razy zaobserwowano gwałtowne ruchy falowe (16 na sekundę) z kory powierzchownej i głębszych struktur pnia mózgu. Fale te przypominały wrzeciona snu, jak zaobserwowano w DOROSŁYM elektroencefalogramie.”

jak wspomniano wcześniej, „wrzeciona snu” często pojawiają się w EEG dorosłych podczas lżejszego snu. U dorosłych „wrzeciona snu” korelują ze wzmacnianiem połączeń między neuronami i mogą pomóc w tworzeniu długotrwałych wspomnień (12)., Jest możliwe, że służą one temu samemu celowi u płodu; jednak mózg płodu nie jest po prostu miniaturowym mózgiem dorosłego człowieka. Rozwija się od wewnątrz. W szczególności najpierw rozwijają się Głębokie obszary podkorowe. Gdy kora zaczyna się rozwijać, najpierw tworzy obwody wewnętrzne. Projekcje anatomiczne z obszarów podkorowych do kory pojawiają się tylko w drugim trymestrze ciąży. Projekcje z użyciem monoamin, takich jak dopamina i serotonina, powstają najpierw między 12 a 16 tygodniem, a projekcje pobudzające powstają później między 20 a 23 tygodniem po zapłodnieniu (9)., Wrzeciona snu zazwyczaj powstają z wzajemnych połączeń między głęboką strukturą podkorową – jądrem siateczkowym talamicznym – a korą (13). Jednak połączenie między jądrem siateczkowym talamicznym a korą nie rozwinęłoby się jeszcze u 45-dniowego płodu. Biorąc pod uwagę, że nagrania EEG płodu pochodziły z powierzchownych obszarów czołowych i potylicznych, nagrania te prawdopodobnie wykazują aktywność pochodzącą z głębokich regionów mózgu zestawionych z aktywnością wewnętrznych obwodów korowych (5).,

ostatecznie Borkowski i Bernstine zakończyli nagrania po śmierci mózgu (4):

„cała aktywność elektryczna mózgu całkowicie zniknęła w ciągu 91 minut od czasu podwiązania tętnic macicznych.”

Jeśli brak aktywności mózgu sygnalizuje śmierć mózgu, to obecność aktywności mózgu wskazuje na życie mózgu. Nauka wyraźnie pokazuje, że unikalna jednostka ludzka powstaje w momencie poczęcia., Jeśli obecność aktywności mózgu wskazuje na życie godne interwencji medycznej i ochrony u człowieka poza macicą, to dlaczego nie gwarantuje to Ochrony również dla człowieka wewnątrz macicy?

w rzeczywistości aktywność mózgu płodu może rozpocząć się na długo przed 45-dniową ciążą. Nauka o życiu i doświadczeniach młodego płodu to polowanie na padlinożerców: naukowcy muszą zebrać wskazówki z obserwacji dokonanych podczas niezdrowych ciąż i nagłych wypadków, aby uzyskać wgląd w zdrowy rozwój ludzkiego dziecka., Podczas gdy jako matka jestem chętna wiedzieć, kiedy moje nienarodzone dziecko zaczyna mieć aktywność mózgu, jestem jeszcze bardziej wdzięczna, że nasze społeczeństwo bardziej dba o bezpieczeństwo nienarodzonego dziecka niż o rozwój wiedzy naukowej. W miarę rozwoju nowych technologii możemy dowiedzieć się znacznie więcej o doświadczeniach płodu w macicy, ale priorytetem zawsze musi być bezpieczeństwo matki i dziecka.

Katrina Furth, Ph.D. jest neurobiologiem i stypendystą współpracującym z Charlotte Lozier Institute.

1. 6 do 7 tygodni | przegląd prenatalny . ., Dostępne od: http://www.ehd.org/dev_article_unit7.php
2. Gittenberger-De Groot AC, Jongbloed MRM, POELMANN RE. Prawidłowy i nieprawidłowy rozwój serca. W: MD JHM, FRCP JIEHM, redakcja. Pediatrycznej Medycyny Sercowo-Naczyniowej . Wiley-Blackwell; 2012 . str. 1-22. Dostępne od: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781444398786.ch1/summary
3. de Vries JIP, Visser GHA, Prechtl HFR. Pojawienie się zachowań płodu. I. aspekty jakościowe. Early Hum Dev. 1982 Dec 30; 7 (4): 301-22.
4. Borkowski WJ, Bernstine RL. Elektroencefalografia płodu. Neurologia. 1955 Maj 1; 5 (5):362.
5. Sadler, T. W. Langman ' s Medical Embriology ., 13. ed. Wolters Kluwer Zdrowie; 2015 . Dostępny od: http://archive.org/details/LangmansMedicalEmbryology13E2015GHANIM
6. Elektrokardiografia płodu i elektroencefalografia. Springfield, Ill: Thomas; 1961. 97 P.
7. Pfisterer U, Chodosiewicz K. neuronalne przeżycia w mózgu: mechanizmy specyficzne dla typu neuronu. Śmierć Komórki. 2017 Mar;8(3):e2643.
8. Draganova R, Eswaran H, Murphy P, Lowery C, Preissl H. seryjne badanie magnetoencefalograficzne wrażliwości słuchowej płodu i noworodka. Early Hum Dev. 2007 Mar 1;83(3):199-207.
9. Anderson AL, Thomason ME., Funkcjonalna plastyczność przed kołyską: przegląd neuronowego obrazowania czynnościowego u płodu ludzkiego. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov 1;37 (9, Part B): 2220-32.
10. Thaler i, Boldes R, Timor-Tritsch I. analiza spektralna EEG płodu w czasie rzeczywistym: nowe podejście do monitorowania stanów snu i stanu płodu podczas porodu. 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. Elektroencefalografia u wcześniaków i niemowląt urodzonych w pełnym terminie. Cechy rozwojowe i słowniczek. Neurofizjol Clin Neurofizjol., 2010 Maj 1; 40(2): 59-124.
12. Holz J, Pioszczyk H, Feige B, Spiegelhalder K, Baglioni C, Riemann D, et al. EEG sigma i aktywność wolnofalowa podczas snu NREM korelują z nocną deklaratywną i proceduralną konsolidacją pamięci. J Sleep Res. 2012 Dec 1; 21 (6): 612-9.
13. Gardner RJ, Hughes SW, Jones MW. Różnicowy czas kolców i dynamika fazowa siateczkowych Thalamicznych i przedczołowych korowych populacji neuronów podczas wrzecion snu. J Neurosci. 2013 Nov 20; 33 (47): 18469-80.

Legenda postaci:

nagrania EEG 45-dniowego płodu usuniętego w czasie ciąży pozamacicznej., Śmierć mózgu nastąpiła po około 91 minutach od odłączenia się od tętnic macicznych.