新的脑部扫描显示，出生前后大脑中某些区域的神经元活动显著增加。新研究显示，特定大脑区域的神经元活动在出生前后显著增加。（图片来源：Mayte Torres 通过 Getty Images 提供）
科学家们提供了前所未有的见解，揭示了大脑中神经元活动如何在出生前后发生变化。在一项新研究中，研究人员分析了140名胎儿和婴儿的184次脑部扫描，这些胎儿和婴儿的胎龄在受孕后25至55周之间。典型的妊娠期约为40周，因此这些数据集使研究人员能够很好地了解出生前后的脑部情况。
扫描结果显示，大脑中某些区域的神经元活动在出生前后显著增加。这些区域包括负责处理外部刺激（如视觉和听觉）和协调运动的感觉运动网络，还包括作为不同脑区信息中继枢纽的皮下网络。出生后，婴儿突然暴露于大量来自外部世界的感官输入，例如医院设备的哔哔声、父母的气味和照射在他们身上的光线。他们的大脑必须准备好并能够适应子宫外这个嘈杂的世界。然而，直到现在，人们对脑部活动在出生前后如何变化知之甚少。这项新研究于11月19日发表在《PLOS Biology》杂志上。
“出生是人类生命中最重大的事件；从子宫内到外部环境是一个非常剧烈的变化，”该研究的主要作者、纽约大学朗格健康中心的博士后研究员兰欣·吉（Lanxin Ji）告诉《生活科学》。“因此，整个身体，包括大脑，都会发生很多变化。”
在十年的时间里，吉的同事们使用功能性磁共振成像（fMRI）建立了胎儿和婴儿脑部扫描的详细数据集。这种技术通过监测流经器官的氧合血液量来间接测量脑部活动，从而了解不同区域的神经元如何使用这些血液。
通常，科学家通过让一个人躺在管状扫描仪中来进行fMRI。然而，由于胎儿在子宫中不断移动，很难获得胎儿脑部活动的清晰信号，吉说。为了克服这一挑战，研究人员使用了一种柔软的磁线圈，直接放置在母亲的腹部进行胎儿脑部扫描。然后，他们使用各种分析技术，包括人工智能（AI），来消除胎儿移动的影响。去除这些噪音后，他们可以重建胎儿脑部中正在发生的神经活动。
研究作者发现，大脑中的感觉运动网络、皮下网络和上额网络的神经元在出生前后显著变得更加活跃。（图片来源：Evgenii Kovalev 通过 Getty Images 提供）
除了观察到感觉运动网络和皮下网络中的效果外，研究人员还注意到大脑中的“上额网络”在出生前后显著增加了活动。这个连接的大脑区域网络调节更复杂的认知技能，如工作记忆，它使人们能够在短期内记住事情，例如思考数学问题或遵循一组指示。“上额皮层的变化超出了我们的预期，因为我们认为前额叶在儿童时期较晚发育，”吉说。因此，还需要更多的研究来解释这些新发现。
值得注意的是，尽管研究人员观察到了功能连接在出生前后急剧、显著的增加，但这些神经元之间的通信效率增加得要缓慢得多。换句话说，神经元与其他神经元的连接更多了，但一个高效的网络尚未完善。研究人员认为，大脑可能需要时间来优化其网络结构，同时去除不必要的连接，这一现象称为突触修剪。
研究人员希望他们的新发现能为未来的研究所用，这些研究将探讨环境因素如何影响出生前后的大脑发育。他们现在计划比较早产儿（那些在37周前出生的婴儿）和足月婴儿的大脑网络的时间和发展，看看他们在早期大脑发育上是否存在差异，吉说。
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