M.A. Dirk de Pol, aktualisiert am 10. Februar 2024, Lesezeit: 5 Minuten

In einer neuen Studie des King’s College London haben Forscher unterschiedliche Muster der Gehirnkonnektivität zwischen Früh- und Reifgeborenen entdeckt. Diese von Wellcome und dem Maudsley Biomedical Research Centre des National Institute of Health and Care Research (NIHR) unterstützte Studie beleuchtet die augenblickliche Aktivität und Konnektivität von Gehirnnetzwerken bei Neugeborenen. Diese in Nature Communications veröffentlichte Forschung liefert wertvolle Einblicke in die Entwicklung des menschlichen Gehirns in den ersten Lebenswochen und ihre Auswirkungen auf zukünftige kognitive, sprachliche und soziale Fähigkeiten.

Die Bedeutung der Gehirnkonnektivität

Die Gehirnkonnektivität spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der kognitiven und Verhaltensfunktionen eines Individuums. Das komplizierte Netzwerk von Verbindungen zwischen verschiedenen Regionen des Gehirns ermöglicht die nahtlose Übertragung von Informationen und die Koordination verschiedener Prozesse. Das Verständnis der Muster der Gehirnkonnektivität im frühen Leben ist von entscheidender Bedeutung, um die Geheimnisse der Gehirnentwicklung zu entschlüsseln und potenzielle Risikofaktoren für neurologische Entwicklungsstörungen zu identifizieren.

Das Studiendesign und die Methodik

Um die dynamische Natur der Gehirnkonnektivität bei Neugeborenen zu untersuchen, verwendeten die Forscher modernste Techniken, einschließlich funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT). Die Studie umfasste eine Kohorte von 390 Babys, darunter 324 reifgeborene Babys und 66 Frühgeborene, die vor der 37. Schwangerschaftswoche geboren wurden. Durch die Analyse der von diesen Säuglingen erhaltenen fMRT-Daten konnten die Forscher beurteilen, wie sich die Konnektivitätsmuster während des Scanvorgangs von Moment zu Moment änderten, und so ein dynamisches Bild der Gehirnaktivität liefern.

Enthüllung der Übergangszustände der Konnektivität

Die Ergebnisse dieser Studie zeigten die Existenz von sechs unterschiedlichen Gehirnzuständen, von denen drei das gesamte Gehirn umfassten, während die anderen drei auf bestimmte Regionen beschränkt waren, nämlich die okzipitale, sensomotorische und frontale Region. Ein Vergleich zwischen Früh- und Reifgeborenen zeigte, dass unterschiedliche Konnektivitätsmuster mit Frühgeburten verbunden waren. Bemerkenswert ist, dass Frühgeborene häufigere Übergänge zwischen frontalen und okzipitalen Gehirnzuständen aufwiesen als ihre reifen Gegenstücke.

Eines der bedeutendsten Ergebnisse dieser Studie war die Korrelation zwischen den dynamischen Mustern der Gehirnkonnektivität, die bei Neugeborenen beobachtet wurden, und ihren Entwicklungsergebnissen in der frühen Kindheit. Die Forscher fanden heraus, dass die Dynamik des Gehirnzustands bei der Geburt mit Messungen von Bewegung, Sprache, Kognition und sozialem Verhalten zusammenhängt, die 18 Monate später beobachtet wurden. Diese Ergebnisse unterstreichen die entscheidende Rolle der frühen Gehirnkonnektivität bei der Gestaltung zukünftiger Entwicklungsmeilensteine.

Auswirkungen auf neurologische Entwicklungsstörungen

Die Studie beleuchtet auch die möglichen Auswirkungen der Gehirnkonnektivität von Neugeborenen auf neurologische Entwicklungsstörungen wie ADHS, Autismus und Schizophrenie. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass die Ursprünge dieser Erkrankungen bis ins frühe Leben zurückverfolgt werden können und dass Störungen der Gehirnkonnektivität zu ihrer Entstehung beitragen könnten. Durch das Verständnis der Konnektivitätsmuster und ihrer Schwankungen im Laufe der Zeit hoffen die Forscher, potenzielle Biomarker und Interventionen für diese Störungen zu identifizieren.

Die Kraft bildgebender Verfahren

Der Erfolg dieser Studie ist auf den innovativen Einsatz bildgebender Verfahren und Methoden aus der Informatik und Physik zurückzuführen. Durch die Anpassung dieser Methoden zur Untersuchung der Komplexität des Gehirns von Neugeborenen konnten Forscher wertvolle Erkenntnisse über die Gehirndynamik im frühen Leben gewinnen. Die Zusammenarbeit verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen hat neue Wege zum Verständnis der Gehirnentwicklung eröffnet und hat das Potenzial, unseren Ansatz zur Frühintervention und Unterstützung gefährdeter Säuglinge zu revolutionieren.

Fazit

Die vom King’s College London durchgeführte Studie hat wertvolle Einblicke in die Muster der Gehirnkonnektivität bei Früh- und Reifgeborenen geliefert. Durch die Analyse der momentanen Aktivität und Konnektivität von Gehirnnetzwerken haben Forscher damit begonnen, die Geheimnisse der frühen Gehirnentwicklung und ihrer langfristigen Auswirkungen zu lüften. Die Ergebnisse dieser Studie haben das Potenzial, zukünftige Forschungen und Interventionen zu prägen, die darauf abzielen, eine gesunde Gehirnentwicklung bei Säuglingen zu fördern und frühe Marker für neurologische Entwicklungsstörungen zu identifizieren. Da sich unser Verständnis der Gehirnkonnektivität ständig weiterentwickelt, entwickelt sich auch unsere Fähigkeit, die optimale Entwicklung jedes Kindes zu unterstützen.

Quelle

Lucas G. S. França, Judit Ciarrusta, Oliver Gale-Grant, Sunniva Fenn-Moltu, Sean Fitzgibbon, Andrew Chew, Shona Falconer, Ralica Dimitrova, Lucilio Cordero-Grande, Anthony N. Price, Emer Hughes, Jonathan O’Muircheartaigh, Eugene Duff, Jetro J. Tuulari, Gustavo Deco, Serena J. Counsell, Joseph V. Hajnal, Chiara Nosarti, Tomoki Arichi, A. David Edwards, Grainne McAlonan, Dafnis Batalle. Neonatal brain dynamic functional connectivity in term and preterm infants and its association with early childhood neurodevelopment. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-023-44050-z

ddp


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