تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد و الگوهای رشد مغزی جنین

این مطالعه علمی با بررسی روند تکامل ساختاری مغز از رحم تا هفته های اول زندگی، زمان دقیق شکل گیری تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد را در نواحی مختلف مغزی و نقش هورمون ها در این فرآیند شناسایی کرده است.

یک مطالعه جدید که در Scientific Reports منتشر شده، مدل دقیقی از نحوه رشد مغز انسان در دوران انتقال از رحم به اوایل نوزادی ارائه می ده. یافته ها نشون می دن که الگوهای رشد متمایز برای بافت های مختلف مغز و تفاوت های جنسیتی در حجم مغز، از جمله تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد، بین اواسط بارداری و اولین هفته های زندگی شکل می گیرن. این تحقیق دیدگاهی پیوسته از نحوه گسترش مغز در یک دوره حیاتی ارائه می ده که قبلا نقشه برداری از اون دشوار بود.

دوره اطراف تولد شامل تغییرات بیولوژیکی سریعیه که معماری اصلی مغز انسان رو پایه گذاری می کنه. این مرحله شامل فرآیندهایی هست که در اون سلول ها تکثیر می شن، به مکان های درست خودشون مهاجرت می کنن و شروع به ایجاد ارتباطات پیچیده می کنن. دانشمندان اغلب رشد قبل از تولد و بعد از تولد رو به دلیل چالش های فنی تصویربرداری از جنین در مقایسه با نوزادان، به صورت جداگانه مطالعه کردن. این جدایی از لحاظ تاریخی درک دقیق نحوه تکامل مسیرهای رشد و تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد رو دشوار کرده بود.

برای پر کردن این شکاف، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشگاه کمبریج تصمیم گرفت تا یک مدل واحد از رشد اولیه مغز ایجاد کنه. یمنا تی. خان، دانشجوی دکترا در مرکز تحقیقات اوتیسم دانشگاه کمبریج، رهبری این تحقیق رو بر عهده داشت. این تیم به دنبال تعیین این بود که چه زمانی بافت های خاص بر رشد غالب می شن و تفاوت های جنسیتی در اندازه مغز اولین بار چه زمانی ظاهر می شن. اونا با ترکیب داده های قبل و بعد از تولد، امیدوار بودن که ماهیت پویای تغییرات ساختاری مغز و تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد رو ثبت کنن.

محققان از داده های پروژه کانکتوم انسانی در حال توسعه استفاده کردن، که یک طرح بزرگ برای نقشه برداری از ارتباطات مغزیه. مجموعه داده نهایی شامل 798 اسکن تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) بود که از 699 فرد جمع آوری شده بود. این شرکت کنندگان شامل 263 جنین که در داخل رحم اسکن شده بودن و 535 نوزاد بودن.

نمونه شامل 380 پسر و 319 دختر بود. اسکن ها یک بازه زمانی رشدی از کمی بیش از 21 هفته تا نزدیک به 45 هفته پس از لقاح رو پوشش می دادن. این کار به تیم اجازه داد تا تغییرات رو در طول سه ماهه دوم و سوم بارداری و تا اولین ماه پس از تولد ردیابی کنن.

در تصویر زیر، مدلی از روند رشد ساختاری مغز در اواخر بارداری نمایش داده شده است که بر اساس اسکن های MRI جنینی به دست آمده است.

این نقشه برداری های تصویری به محققان کمک می کند تا نرخ رشد بافت های خاکستری و سفید را به دقت ردیابی کنند.

تیم از مدل سازی آماری پیشرفته برای ترسیم حجم بافت های مختلف مغز بر اساس سن افراد استفاده کرد. اونا اصلاحاتی رو برای در نظر گرفتن واریانس طبیعی که با بزرگتر شدن نوزادان افزایش پیدا می کنه، اعمال کردن. تجزیه و تحلیل روی حجم کل مغز و همچنین بخش های خاصی مثل ماده خاکستری، ماده سفید و مایع مغزی-نخاعی متمرکز بود.

تجزیه و تحلیل ها نشون داد که حجم کل مغز با سرعتی فزاینده تا زمان تولد رشد می کنه. وقتی محققان سن دقیق در زمان اسکن رو در نظر گرفتن، متوجه کاهش جزئی در این نرخ رشد در هفته های بلافاصله پس از تولد شدن. این موضوع نشون می ده که سریع ترین گسترش مغز درست قبل و مدت کوتاهی بعد از زایمان اتفاق می افته.

انواع مختلف بافت مغز از زمان بندی های منحصر به فرد خودشون پیروی می کردن. ماده سفید که ارتباطات بین سلول های مغزی رو تشکیل می ده، محرک اصلی رشد در اواسط بارداری بود. با این حال، سهم متناسب اون در کل اندازه مغز با گذشت زمان کاهش پیدا کرد. این نشان می ده که مغز اولویت رو بر ایجاد مسیرهای ارتباطی اصلی در اوایل دوران بارداری قرار می ده.

در مقابل، ماده خاکستری که حاوی جسم سلولی نورون هاست و در پردازش اطلاعات نقش داره، در اواخر بارداری و دوره پس از تولد به محرک اصلی رشد تبدیل شد. این تغییر نشون دهنده انتقال از ایجاد ارتباطات به تکثیر و بلوغ مراکز پردازشیه. رشد سریع ماده خاکستری احتمالا از توسعه توانایی های حسی و حرکتی مورد نیاز برای بقا پس از تولد حمایت می کنه.

این مطالعه همچنین به ساختارهای عمیق مغز که به عنوان نواحی زیرقشری شناخته می شن، نگاهی انداخت. این نواحی مثل آمیگدال و تالاموس، در مقایسه با لایه بیرونی مغز یعنی قشر مغز، اوج زودتری رو در نرخ رشدشون نشون دادن. قشر مغز معمولا با عملکردهای شناختی سطح بالاتر در ارتباطه.

یافته ای که نشون می ده ساختارهای زیرقشری سریع تر بالغ می شن، با این درک همخوانی داره که نواحی مسئول عملکردهای فیزیولوژیکی و حسی پایه، قبل از نواحی درگیر در تفکر پیچیده توسعه پیدا می کنن. محققان مشاهده کردن که مخچه، ناحیه ای که برای کنترل حرکتی حیاتیه، در طول دوره مورد مطالعه رشد نمایی داشته. این گسترش سریع احتمالا هماهنگی اولیه ای رو که برای حرکات نوزاد لازمه، تسهیل می کنه.

بررسی تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد

بخش مهمی از تجزیه و تحلیل شامل مقایسه رشد مغز و درک تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد بین پسرها و دخترها بود. داده ها نشون دادن که به طور متوسط، پسرها با افزایش سن، افزایش بیشتری رو در حجم مغز نسبت به دخترها تجربه کردن. این تفاوت در کل مغز و در نواحی خاص قابل مشاهده بود.

محققان دریافتند که این تفاوت های جنسیتی به طور کلی خطی هستن، به این معنی که پسرها به طور مداوم رشد سریع تری رو نشون دادن. این شواهدی رو ارائه می ده که تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد صرفا نتیجه تاثیرات اجتماعی یا محیطی بعد از تولد نیست. در عوض، به نظر می رسه عوامل بیولوژیکی موجود در دوران بارداری این الگوهای واگرایی رو شروع می کنن و درک ریشه زیستی آشفتگی جنسیتی و تفاوت های فیزیکی می تواند به سوالات بیشتری در این باره پاسخ دهد.

در حالی که پسرها رشد کلی سریع تری داشتن، شکل مسیرهای رشد بین دو جنس تا حد زیادی مشابه بود. هر دو جنس پسر و دختر از الگوهای کلی یکسانی در گسترش بافت پیروی می کردن. با این حال، استثناهای خاصی در رشد منطقه ای وجود داشت.

برای مثال، بخش هایی از لوب گیجگاهی افزایش ماده خاکستری بارزتری رو در پسرها نشون دادن. علاوه بر این، تیم یک الگوی رشد متمایز رو در شکنج سینگولیت قدامی چپ شناسایی کرد. در این ناحیه، پسرها یک منحنی رشد S-شکل رو نشون دادن، در حالی که دخترها یک مسیر خطی رو دنبال کردن.

این مطالعه با محدودیت های خاصی در مورد داده های موجود روبروست. اسکن های جنین تا بعد از 21 هفته بارداری شروع نشده بودن، که باعث شد نیمه اول بارداری در این تحلیل نقشه برداری نشه. علاوه بر این، تعداد اسکن های موجود برای جنین های جوان تر کمتر از نوزادان بزرگتر بود، که می تونه بر دقت مدل های رشد اولیه و درک کامل تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد تاثیر بذاره.

محققان همچنین به تفاوت های فنی بین نحوه تهیه اسکن های جنینی و نوزادی اشاره کردن. اگرچه از یک دستگاه اسکنر استفاده شده بود، اما تنظیمات باید برای محیط های متفاوت رحم و مهد کودک تنظیم می شد. این موضوع به طور بالقوه می تونه تفاوت هایی رو در اندازه گیری ها ایجاد کنه، هرچند تیم پیوستگی قوی در داده ها مشاهده کرد.

در حالی که این مطالعه زمان ظهور تفاوت های جنسیتی رو مستند می کنه، مکانیسم های بیولوژیکی عامل اون ها رو تایید نمی کنه. نویسندگان پیشنهاد می کنن که هورمون های دوران بارداری مثل تستوسترون احتمالا نقشی در شکل گیری تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد دارن. جنین های پسر بین 14 تا 18 هفته بارداری در معرض افزایش ناگهانی تستوسترون قرار می گیرن.

زمان بندی تفاوت های ساختاری مشاهده شده، که بعد از 18 هفته ظاهر می شن، با پیامدهای این افزایش هورمونی مطابقت داره. تحقیقات آینده باید مستقیما ارتباط بین سطح هورمون ها و این تغییرات ساختاری رو برای تایید علیت بررسی کنن. محققان تاکید می کنن که درک این مسیرهای رشد معمولی، مبنایی رو برای شناسایی رشد غیرمعمول فراهم می کنه.

این نقطه مرجع در نهایت می تونه به توضیح اینکه چرا برخی شرایط رشد عصبی در یک جنس شایع تر از جنس دیگه است، کمک کنه. به عنوان مثال، اوتیسم در پسرها بیشتر تشخیص داده می شه. درک تفاوت جنسیتی مغز قبل تولد مبنایی رو برای شناسایی رشد غیرمعمول فراهم می کنه. درک اینکه آیا و چگونه رشد بیش از حد اولیه مغز با این شرایط مرتبط هست، همچنان اولویت این حوزه باقی مونده.

این تیم خواستار مطالعات طولی بیشتری برای تایید این یافته ها در دوره های طولانی تر شده. دنبال کردن افراد یکسان از دوران بارداری تا دوران کودکی، شواهد قوی تری برای این الگوهای رشدی فراهم می کنه. مطالعه حاضر نشان دهنده گام مهمی به سوی یک نقشه کامل از رشد اولیه مغز انسانه.

این مطالعه با عنوان «نقشه برداری از رشد مغز و تفاوت های جنسیتی در طول رشد قبل از تولد تا پس از تولد» توسط یمنا تی. خان، الکس تسومپانیدیس، مارچین ای. رادکی، کری آلیسون، منگ-چوان لای، ریچارد ای. آی. بیتلحم و سایمون بارون-کوهن نوشته شده است.

شناخت دقیق این الگوهای رشدی در دوران حساس جنینی، افق های تازه ای را در علوم اعصاب و پزشکی نوزادان می گشاید. با شناسایی مسیرهای استاندارد توسعه مغز، پژوهشگران قادر خواهند بود هرگونه انحراف از رشد طبیعی را در مراحل اولیه شناسایی کرده و به درک عمیق تری از تفاوت های فردی و بیولوژیکی انسان دست یابند.

Sex differences in brain volume emerge before birth, groundbreaking research suggests