Dr Joel Frohlich z Uniwersytetu w Tybindze (Niemcy) wraz ze współpracownikami zastosował technikę obrazowania zwaną magnetoencefalografią (MEG) do pomiaru pól magnetycznych wytwarzanych w odpowiedzi na bodźce dźwiękowe przez aktywność elektryczną mózgów 43 płodów w trzecim trymestrze ciąży i 20 dzieci w wieku od 13 do 59 dni. 16 spośród dzieci badano również w ich życiu płodowym.

Jako bodźców użyto różnych układów sygnałów dźwiękowych. Jedna sekwencja składała się z czterech sygnałów, każdy po 200 milisekund, oddzielonych przerwami po 400 milisekund. „Blok” bodźców zdefiniowano jako 180 sekwencji odtwarzanych jedna po drugiej w odstępie 1,7 sekundy pomiędzy nimi. W przypadku płodów dźwięk był odtwarzany za pomocą „balonu dźwiękowego”, wciśniętego pomiędzy brzuch kobiety w ciąży a czujniki MEG.

Każdy płód lub dziecko usłyszało 30 takich bloków w ramach „treningu”. Następnie badacze rejestrowali aktywność magnetyczną mózgu po usłyszeniu dwóch bloków.

Badacze określili złożoność sygnału MEG używając algorytmów odzwierciedlających na przykład trudność jego przetwarzania i kilka innych czynników.

U dorosłych bez znanych schorzeń większa złożoność aktywności neuronalnej wiąże się z lepszą wydajnością i szybszym czasem reakcji w przypadku różnych funkcji mózgu, takich jak planowanie i podejmowanie decyzji. Niski poziom złożoności jest natomiast związany ze stanami, w których zdolność przetwarzania informacji jest zmniejszona, na przykład podczas znieczulenia ogólnego lub podczas snu bez szybkich ruchów gałek ocznych.

Wydaje się, że złożoność sygnałów w mózgu maleje wraz z rozwojem układu nerwowego w życiu płodowym i okresie niemowlęcym – przy czym u mężczyzn dzieje się to znacznie szybciej niż u kobiet.

Dlatego Frohlich i jego współpracownicy postawili hipotezę, że złożoność sygnału MEG będzie wzrastać u płodów w miarę postępu ciąży i u dzieci wraz z ich wiekiem. Okazało się jednak, że w rzeczywistości odsetek ten z czasem spadał, przy czym spadek następował znacznie szybciej w przypadku płodów i dzieci płci męskiej niż u kobiet.

Przyczyna tego spadku jest niejasna, chociaż możliwe, że złożoność neuronowa mierzy różne procesy w miarę rozwoju mózgu.

„Rozwijający się mózg eliminuje niepotrzebne komórki i połączenia, ograniczając liczbę sposobów, w jakie mózg może reagować na bodziec – wskazał w wypowiedzi dla „New Scientist” dr Frohlich. - W miarę dojrzewania mózg kieruje się w stronę uporządkowanych wzorców połączeń neuronowych, które mówią mu, jak reagować na bodźce, takie jak sygnały dźwiękowe w naszym eksperymencie. Bardziej rozwinięty mózg ma mniej sposobów reagowania na ten bodziec, a tym samym mniejszą złożoność. Gdybyśmy przyjrzeli się spontanicznej aktywności, moglibyśmy zobaczyć coś innego.”

Jak podejrzewa Frohlich, różnice między płciami mogą wynikać z „podstawowych różnic w rozwoju układu nerwowego u chłopców i dziewcząt”. Naukowcy nie obserwowali dzieci po zakończeniu badania, dlatego nie jest jasne, czy ta zmienność utrzymuje się.

Wyniki wcześniejszych badań, przeprowadzonych w 2018 roku sugerują, że ocena złożoności sygnałów uzyskanych od niemowląt przy użyciu techniki elektroencefalografii (EEG) może być przydatna w przewidywaniu diagnozy autyzmu w późniejszym życiu. Na tej podstawie Frohlich twierdzi, że różnice w aktywności zaobserwowane przez jego zespół można byłoby wykorzystać w klinikach do identyfikacji niemowląt, u których z czasem rozwinie się autyzm.

„Autyzm diagnozuje się cztery razy częściej u chłopców – zaznaczył Frohlich. - Gdyby udało się zidentyfikować zmienną rozwojową, która mogłaby wykryć autyzm od urodzenia lub nawet wcześniej, umożliwiłoby to wcześniejsze rozpoczęcie potencjalnych interwencji u tych niemowląt, co mogłoby pomóc w złagodzeniu objawów”. W szczególności możliwa byłaby ocena dzieci, u których rodzeństwa wcześniej rozpoznano autyzm.

Więcej informacji w artykule źródłowym - https://www.nature.com/articles/s44220-024-00206-4 (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ bar/