Naukowcy z University of Washington opracowali nowy sposób obrazowania aktywności mózgu płodu, co pozwoli lepiej się przyjrzeć, jak rozwijają się sieci funkcjonalne w mózgu. Praca rozwiązuje typowy problem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego: jeśli obiekt poruszy się podczas skanowania, obrazy ulegają zniekształceniu.
Zespół naukowców był w stanie dokonać czterowymiarowego obrazowania aktywności mózgu poruszających się obiektów, otwierając drzwi do badań nad obiektami, które nie są w stanie pozostać w określonej pozycji dostatecznie długo, jak płody i małe dzieci. Nowa metoda umożliwia zbadanie zarówno prawidłowego rozwoju mózgu jak i wpływu diety matki lub środowiska na rozwój funkcjonalny mózgu płodu.
Nowa praca koncentruje się na aktywności w "trybie domyślnym sieci" - zbiorze obszarów w mózgu, które są aktywne, gdy mózg jest w stanie spoczynku, podczas marzeń lub gdy pozwala się umysłowi "wędrować", nie koncentrując się na konkretnym zadaniu. Mózgi płodów są w "trybie domyślnym sieci" dużo czasu, ale do tej pory nie poznano szczegółowo, jak rozwija się ta sieć.
"Jest to jedno z pierwszych badań nad naturalnie rozwijającą się siecią w trybie domyślnym w ludzkim mózgu płodu. Ponieważ ruch płodu czy matki nie jest już problemem, odkrycie pozwala spojrzeć na bardziej naturalne etapy rozwoju”, twierdzą naukowcy.
W nowym badaniu, opublikowanym online w czasopiśmie Human Brain Mapping, naukowcy chcieli stworzyć czterowymiarowy film domyślnego trybu sieci aktywności płodu. Aby to zrobić, użyli funkcjonalnego MRI - techniki, która wykrywa aktywność mózgu w oparciu o przepływ krwi (aktywne obszary mózgu mają zwiększony przepływ krwi). Poza niewyraźnym obrazem, problem z poruszaniem się (gdy płód porusza się lub gdy matka oddycha) powoduje przesuwanie ostrości, przez co trudno zlokalizować, skąd pochodzą wszelkie sygnały aktywności. Choć zazwyczaj można pobrać tylko jeden pomiar dla każdej pozycji w każdym punkcie czasowym, zespół zebrał wiele pomiarów, z których każdy dostarcza nieco inny punkt widzenia. Korzystając z wielu pomiarów, naukowcy byli w stanie zmienić położenie obrazu w celu oszacowania, jak będzie wyglądać aktywacja w okresie kilku minut.
Zespół początkowo zbadał tę metodę u dorosłych, którzy mieli celowo poruszać głową w skanerze. Badanie okazało się być sukcesem i badacze mogli z powodzeniem określić ilościowo aktywność mózgu u poruszających się obiektów. Następnie przeskanowano osiem płodów między 32 a 37 tygodniem ciąży, bo noworodki urodzone przedwcześnie w tym wieku okazały się mieć aktywny domyślny tryb sieci. Uzyskane obrazy zostały opracowane w celu utworzenia czterowymiarowego widoku z każdego mózgu w czasie pięciominutowego okna.
"Do tej pory nie zostało zbadane, kiedy te sieci aktywności (czyli zbiory obszarów mózgu, które zaczynają pracować razem) powstają i jakie typy komórek i tkanek je tworzą. To, do czego to prowadzi jest nie tylko zbiorem danych od poszczególnych dzieci, ale także pozwala nam zrozumieć i zbudować czterowymiarowe mapy aktywności mózgu i jak powinny się pojawić u normalnych dzieci."
Technika ta może być również użyta do porównania różnic w rozwoju mózgu u wcześniaków i donoszonych niemowląt, zbadania skutków alkoholu, używania narkotyków lub stresu podczas ciąży, czy są jakieś prenatalne różnice u niemowląt, u których rozwiną się zaburzenia rozwoju układu nerwowego, takie jak autyzm. Naukowcy zastrzegają, że ich badania nie będą ograniczone do obrazowania mózgu, planują również zbadać łożysko i wpływ jego rozwoju na mózg.
Więcej: sciencedaily.com
Komentarze
[ z 2]
Możliwość zbadania aktywności mózgu płodu otwiera bardzo wiele drzwi. Jeśli chodzi o diagnostykę oraz nowe badania nad rozwojem prenatalnym czymś wspaniałym jest fakt, że możemy bliżej przyjrzeć się rozwojowi organizmu. Dzisiejsze techniki dają duże możliwości jednak zagadnienia związane z procesami myślowymi zachodzącymi w kształtującym się mózgu dziecka są czymś zupełnie nowym. Jest to bardzo dobra wiadomość dla badaczy wielu schorzeń które mają swój początek w życiu płodowym. Nie do końca poznany jest na przykład wpływ alkoholu na płód. Ciągle trwają badania nad FAS. Być może nowa technika obrazowania da nan odpowiedź na wiele pytań na przykład co do krytycznych momentów, w których płód jest najbardziej narażony na negatywne skutki picia alkoholu przez matkę. Będziemy mogli również zweryfikować naszą wiedzę jeśli chodzi o inne czynniki wpływające na rozwój dziecka. Zobaczymy jak mózg płodu zachowuje się w odpowiedzi na zmiany w diecie, zażywanie narkotyków przez matkę oraz stres w ciąży. Być może wiele z naszych dotychczasowych odkryć zostanie skorygowana lub okaże się całkowitą nieprawdą. Dobrze, że badacze nie ograniczają się jedynie do badania aktywności mózgu. Jak mówiłam opisane nowe rozwiązanie szanse na zbadanie nieznanych dotąd zjawisk jakie towarzyszą rozwojowi nowego organizmu.
Ma pani rację. Możliwości wykorzystania nowej techniki obrazowania są ogromne. Mam nadzieję, że będą prowadzone dalsze badania w tym kierunku. Pomyśleć ile nieprawidłowości i ewentualnych wrodzonych wad można wykryć dzięki podobnej technice... W przypadku rezonansu magnetycznego rzeczywiście dużym problemem jest ruch płodu. Takie osiągnięcia pozwalają na wprowadzenie diagnostyki prenatalnej na nowe poziomy. Mimo, że dużo już wiemy na ten temat to nadal jest jeszcze wiele do odkrycia poza tym gdy już naukowcom uda się w miarę dobrze poznać różne opcje diagnostyczne łatwiej będzie również rozwijać dalej terapie genową lub zastosować jeszcze inne leczenie nowego typu mające na celu zapobieganie patologicznym zmianom już na samym początku rozwoju dziecka.