Как мозг растёт до рождения

Новое исследование предлагает редкий и подробный взгляд на то, как развивается человеческий мозг от середины беременности до первых недель после рождения. Учёные показали: уже в этот период формируются разные пути роста мозговых тканей, а также заметные различия в объёме мозга у мальчиков и девочек. Раньше эту фазу было трудно исследовать, поскольку сканирование плода и новорождённого требует разных технологий.

Перинатальный период — время стремительных биологических перемен. Клетки мозга активно размножаются, перемещаются в нужные зоны и начинают выкладывать будущие нейронные цепочки. Из‑за сложности проведения МРТ беременным традиционно изучали либо внутриутробное, либо уже постнатальное развитие. Но команда из Кембриджского университета решила создать единый непрерывный портрет развития мозга. Исследователь Yumnah T. Khan и её коллеги объединили данные для определения того, какие ткани растут в разные периоды и когда именно появляются половые различия.

Учёные использовали массив данных проекта Developing Human Connectome Project: 798 МРТ‑сканов от 699 человек — 263 плода и 535 новорождённых. Возраст — от 21 до 45 недель после зачатия. В выборке было 380 мальчиков и 319 девочек. Это позволило проследить изменения в течение второго и третьего триместров и первого месяца жизни.

Статистическое моделирование дало возможность оценить объёмы разных типов мозговой ткани: серого вещества, белого вещества и цереброспинальной жидкости. Общий объём мозга рос всё быстрее по мере приближения к родам, но после рождения скорость слегка падала. Именно предродовой период оказался фазой самого бурного роста.

Разные ткани мозга развивались по своим траекториям. Белое вещество — система «проводов», соединяющих нейроны, — доминировало в росте в середине беременности. Его относительный вклад снижался по мере приближения родов. Серое вещество, создающее центры обработки информации, выходило на первый план в конце беременности и после рождения. Это отражает переход от строительства связей к развитию функциональных зон, необходимых для сенсорики и движений.

Глубокие структуры мозга — такие как миндалина и таламус — достигали пиков роста раньше коры больших полушарий, отвечающей за высшие когнитивные функции. Мозжечок, управляющий движением, рос особенно быстро — экспоненциально.

Ключевой частью исследования стало сравнение развития мозга у мальчиков и девочек. У мальчиков наблюдался более быстрый прирост объёма мозга по всей структуре. Различия были линейными и устойчивыми, что говорит о биологических причинах, действующих ещё до рождения. При этом общие траектории роста у обоих полов совпадали, кроме отдельных зон. Так, у мальчиков сильнее увеличивался объём серого вещества в частях височной доли. В передней части поясной извилины слева исследователи обнаружили разные модели роста: у мальчиков — S‑образную, у девочек — линейную.

У исследования есть ограничения. Сканирование плодов начиналось лишь после 21-й недели, поэтому первая половина беременности остаётся за кадром. Данных по самым ранним срокам меньше, что снижает точность оценки начальных этапов развития. Также МРТ плодов и младенцев требует разных настроек оборудования, что может вносить вариации. Однако, несмотря на это, данные хорошо согласовывались.

Учёные предполагают, что ключевым фактором могут быть гормоны. У мужских плодов всплеск тестостерона происходит между 14 и 18 неделями. Различия, обнаруженные после 18 недель, совпадают по времени с последствиями этого всплеска. Чтобы установить прямую причинно‑следственную связь, необходимы дальнейшие исследования.

Полученная модель раннего развития мозга может помочь лучше понимать, почему некоторые нейроразвитийные состояния чаще встречаются у одного пола, например аутизм. Команда подчёркивает необходимость долгосрочных наблюдений от беременности до детства, чтобы подтвердить выявленные закономерности.