Закономерности развития и становления интегративной функции центральной нервной системы плода в антенатальном периоде
- Авторы: Юсенко С.Р.1, Нагорнева С.В.1, Коган И.Ю.1
-
Учреждения:
- Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта
- Выпуск: Том 71, № 5 (2022)
- Страницы: 97-110
- Раздел: Научные обзоры
- URL: https://ogarev-online.ru/jowd/article/view/125964
- DOI: https://doi.org/10.17816/JOWD107183
- ID: 125964
Цитировать
Аннотация
Развитие центральной нервной системы плода и становление ее интегративных функций исследователи изучают на протяжение длительного времени. В середине XX в. они уделяли наибольшее внимание структурным изменениям, в 1980-е гг. — последовательности формирования функциональных взаимосвязей в организме плода и возможностям их оценки. Дальнейшее развитие технологий, в частности накопление знаний в области эмбриологии, увеличение разрешения аппаратов ультразвуковой диагностики, а также внедрение и совершенствование методик магнитно-резонансной томографии, не только позволило детализировать данные о закономерностях структурных изменений головного мозга плода в течение беременности, но и представило новые возможности для расширения знаний о его функциональном состоянии. Обзор посвящен обобщению сведений о развитии центральной нервной системы плода, особенностях формирования сосудистой сети головного мозга и его кровоснабжении, а также возможностях оценки становления интегративной функции центральной нервной системы плода в течение всего периода беременности.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Софья Руслановна Юсенко
Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта
Автор, ответственный за переписку.
Email: iusenko.sr@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург
Станислава Владимировна Нагорнева
Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта
Email: stanislava_n@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-0402-5304
SPIN-код: 5109-7613
ResearcherId: К-3723-2018
канд. мед. наук
Россия, Санкт-ПетербургИгорь Юрьевич Коган
Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта
Email: ikogan@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7351-6900
SPIN-код: 6572-6450
Scopus Author ID: 56895765600
ResearcherId: P-4357-2017
д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Konkel L. The brain before birth: using fMRI to explore the secrets of fetal neurodevelopment // Environ. Health Perspect. 2018. Vol. 126. No. 11. doi: 10.1289/EHP2268
- Stiles J., Jernigan T.L. The basics of brain development // Neuropsychol. Rev. 2010. Vol. 20. No. 4. P. 327–348. doi: 10.1007/s11065-010-9148-4
- San-Jose L.M., Roulin A. On the potential role of the neural crest cells in integrating pigmentation into behavioral and physiological syndromes // Front. Ecol. Evol. 2020. Vol. 8. doi: 10.3389/fevo.2020.00278
- Bystron I., Blakemore C., Rakic P. Development of the human cerebral cortex: Boulder Committee revisited // Nat. Rev. Neurosci. 2008. Vol. 9. No. 2. P. 110–122. doi: 10.1038/nrn2252
- Quezada S., Castillo-Melendez M., Walker D.W., et al. Development of the cerebral cortex and the effect of the intrauterine environment // J. Physiol. 2018. Vol. 596. No. 23. P. 5665–5674. doi: 10.1113/JP277151
- Fernández V., Llinares-Benadero C., Borrell V. Cerebral cortex expansion and folding: what have we learned? // EMBO J. 2016. Vol. 35. No. 10. P. 1021–1044. doi: 10.15252/embj.201593701
- Blaas H.G., Eik-Nes S.H., Kiserud T., et al. Early development of the forebrain and midbrain: a longitudinal ultrasound study from 7 to 12 weeks of gestation // Ultrasound Obstet. Gynecol. 1994. Vol. 4. No. 3. P. 183–192. doi: 10.1046/j.1469-0705.1994.04030183.x
- Blaas H.G., Eik-Nes S.H., Kiserud T., et al. Early development of the hindbrain: a longitudinal ultrasound study from 7 to 12 weeks of gestation. // Ultrasound Obstet. Gynecol. 1995. Vol. 5. No. 3. P. 151–160. doi: 10.1046/j.1469-0705.1995.05030151.x
- Pediatric neuroimaging / Ed. by A.J. Barkovich, C. Raybaud. 5th ed. Philadelphia, 2012.
- Barkovich M.J., Barkovich A.J. MR Imaging of normal brain development // Neuroimaging Clin. N. Am. 2019. Vol. 29. No. 3. P. 325–337. doi: 10.1016/j.nic.2019.03.007
- Studholme C. Mapping fetal brain development in utero using magnetic resonance imaging: the big bang of brain mapping // Annu. Rev. Biomed. Eng. 2011. Vol. 13. No. 1. P. 345–368. doi: 10.1146/annurev-bioeng-071910-124654
- Dubois J., Dehaene-Lambertz G., Kulikova S., et al. The early development of brain white matter: A review of imaging studies in fetuses, newborns and infants // Neuroscience. 2014. Vol. 276. P. 48–71. doi: 10.1016/j.neuroscience.2013.12.044
- Ouyang M., Dubois J., Yu Q., et al. Delineation of early brain development from fetuses to infants with diffusion MRI and beyond // Neuroimage. 2019. Vol. 185. P. 836–850. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.04.017
- Studholme C. Mapping the developing human brain in utero using quantitative MR imaging techniques // Semin. Perinatol. 2015. Vol. 39. No. 2. P. 105–112. doi: 10.1053/j.semperi.2015.01.003
- Wright R., Makropoulos A., Kyriakopoulou V., et al. Construction of a fetal spatio-temporal cortical surface atlas from in utero MRI: Application of spectral surface matching // Neuroimage. 2015. Vol. 120. P. 467–480. doi: 10.1016/j.neuroimage.2015.05.087
- Moltoni G., Talenti G., Righini A. Brain fetal neuroradiology: a beginner’s guide // Transl. Pediatr. 2021. Vol. 10. No. 4. P. 1065–1077. doi: 10.21037/tp-20-293
- Hill J., Dierker D., Neil J., et al. A surface-based analysis of hemispheric asymmetries and folding of cerebral cortex in term-born human infants // J. Neurosci. 2010. Vol. 30. No. 6. P. 2268–2276. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4682-09.2010
- Kim K., Habas P.A., Rousseau F., et al. Intersection based motion correction of multislice MRI for 3-D in utero fetal brain image formation // IEEE Trans. Med. Imaging. 2010. Vol. 29, No. 1. P. 146–158. doi: 10.1109/TMI.2009.2030679
- Habas P.A., Scott J.A., Roosta A., et al. Early folding patterns and asymmetries of the No.rmal human brain detected from in utero MRI // Cereb. Cortex. 2012. Vol. 22. No. 1. P. 13–25. doi: 10.1093/cercor/bhr053
- Clouchoux C., Kudelski D., Gholipour A., et al. Quantitative in vivo MRI measurement of cortical development in the fetus // Brain Struct. Funct. 2012. Vol. 217. No. 1. P. 127–139. doi: 10.1007/s00429-011-0325-x
- Dubois J., Benders M., Borradori-Tolsa C., et al. Primary cortical folding in the human newborn: an early marker of later functional development // Brain. 2008. Vol. 131. No. 8. P. 2028–2041. doi: 10.1093/brain/awn137
- Geva R., Eshel R., Leitner Y., et al. Neuropsychological outcome of children with intrauterine growth restriction: a 9-year prospective study // Pediatrics. 2006. Vol. 118. No. 1. P. 91–100. doi: 10.1542/peds.2005-2343
- Garel C., Chantrel E., Elmaleh M., et al. Fetal MRI: Normal gestational landmarks for cerebral biometry, gyration and myelination. // Childs. Nerv. Syst. 2003. Vol. 19. No. 7–8. P. 422–425. doi: 10.1007/s00381-003-0767-4
- Kyriakopoulou V., Vatansever D., Davidson A., et al. Normative biometry of the fetal brain using magnetic resonance imaging // Brain Struct. Funct. 2017. Vol. 222. No. 5. P. 2295–2307. doi: 10.1007/s00429-016-1342-6
- Conte G., Milani S., Palumbo G., et al. Prenatal brain MR imaging: reference linear biometric centiles between 20 and 24 gestational weeks // Am. J. Neuroradiol. 2018. Vol. 39. No. 5. P. 963–967. doi: 10.3174/ajnr.A5574
- Yoshida R., Ishizu K., Yamada S., et al. Dynamics of gyrification in the human cerebral cortex during development // Congenit. ANom. 2017. Vol. 57. No. 1. P. 8–14. doi: 10.1111/cga.12179
- Wobrock T., Gruber O., McIntosh A.M., et al. Reduced prefrontal gyrification in obsessive–compulsive disorder // Eur. Arch. Psychiatry Clin. Neurosci. 2010. Vol. 260. No. 6. P. 455–464. doi: 10.1007/s00406-009-0096-z
- Auzias G., Viellard M., Takerkart S., et al. Atypical sulcal anatomy in young children with autism spectrum disorder // NeuroImage Clin. 2014. Vol. 4. P. 593–603. doi: 10.1016/j.nicl.2014.03.008
- Budday S., Raybaud C., Kuhl E. A mechanical model predicts morphological abnormalities in the developing human brain // Sci. Rep. 2015. Vol. 4. No. 1. doi: 10.1038/srep05644
- Sidman R.L., Rakic P. Neuronal migration, with special reference to developing human brain: a review // Brain Res. 1973. Vol. 62. No. 1. P. 1–35. doi: 10.1016/0006-8993(73)90617-3
- Mrzljak L., Uylings H.B., Van Eden C.G., et al. Neuronal development in human prefrontal cortex in prenatal and postnatal stages // Prog. Brain Res. 1990. Vol. 85. P. 185–222. doi: 10.1016/s0079-6123(08)62681-3
- Huttenlocher P.R., Dabholkar A.S. Regional differences in synaptogenesis in human cerebral cortex // J. Comp. Neurol. 1997. Vol. 387. No. 2. P. 167–178. doi: 10.1002/(SICI)1096-9861(19971020)387:2<167::AID-CNE1>3.0.CO;2-Z
- Thomason M.E. Structured spontaneity: building circuits in the human prenatal brain // Trends Neurosci. 2018. Vol. 41. No. 1. P. 1–3. doi: 10.1016/j.tins.2017.11.004
- Kostović I., JovaNo.v-Milošević N. The development of cerebral connections during the first 20–45 weeks’ gestation // Semin. Fetal Neonatal Med. 2006. Vol. 11. No. 6. P. 415–422. doi: 10.1016/j.siny.2006.07.001
- Vasung L., Huang H., Jovanov-Milošević N., et al. Development of axonal pathways in the human fetal fronto-limbic brain: histochemical characterization and diffusion tensor imaging // J. Anat. 2010. Vol. 217. No. 4. P. 400–417. doi: 10.1111/j.1469-7580.2010.01260.x
- Collin G., van den Heuvel M.P. The ontogeny of the human connectome // Neurosci. 2013. Vol. 19. No. 6. P. 616–628. doi: 10.1177/1073858413503712
- Hoff G.E., Van den Heuvel M.P., Benders M.J., et al. On development of functional brain connectivity in the young brain // Front. Hum. Neurosci. 2013. Vol. 7. P. 650. doi: 10.3389/fnhum.2013.00650
- Turk E., van den Heuvel M.I., Benders M.J., et al. Functional connectome of the fetal brain // J. Neurosci. 2019. Vol. 39. No. 49. P. 9716–9724. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2891-18.2019
- Krontira A.C., Cruceanu C. The fetal functional connectome offers clues for early maturing networks and implications for neurodevelopmental disorders // J. Neurosci. 2020. Vol. 40. No. 23. P. 4436–4438. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0260-20.2020
- Larsen W.J. Human embryology. 3rd ed. Philadelphia: Churchill Livingstone, 2001.
- Marín-Padilla M. The human brain intracerebral microvascular system: development and structure // Front. Neuroanat. 2012. Vol. 6. P. 38. doi: 10.3389/fnana.2012.00038
- Vasung L., Abaci Turk E., Ferradal S.L., et al. Exploring early human brain development with structural and physiological neuroimaging // Neuroimage. 2019. Vol. 187. P. 226–254. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.07.041
- Raghunathan R., Liu C.-H., Singh M., et al. A comparison of microvasculature changes in the fetal brain and maternal extremities due to prenatal alcohol exposure using optical coherence angiography // Proceedings of the SPIE. Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics XVIII. Tuchin V.V., Leahy M.J., Wang R.K., editors. 2021. Vol. 11641. doi: 10.1117/12.2583340
- Bautch V.L., James J.M. Neurovascular development // Cell Adh. Migr. 2009. Vol. 3. No. 2. P. 199–204. doi: 10.4161/cam.3.2.8397
- Willie C.K. Yu-Chieh T., Joseph A F. et al. Integrative regulation of human brain blood flow // J. Physiol. 2014. Vol. 592. No. 5. P. 841–859. doi: 10.1113/jphysiol.2013.268953
- Насретдинов А.Р., Хазипов Р.Н. Паттерны ранней активности и синаптическая пластичность соматосенсорных таламокортикальных карт во время критического периода развития // Ученые записки казанского университета. Серия естественные науки. 2018. Т. 160, № 4. C. 677–685.
- Haynes R.L., Borenstein N.S., Desilva T.M., et al. Axonal development in the cerebral white matter of the human fetus and infant // J. Comp. Neurol. 2005. Vol. 484. No. 2. P. 156–167. doi: 10.1002/cne.20453
- Ахметшина Д.Р., Валеева Г.Р., Колоннезе М., и др. Активность мозга на эмбриональных этапах развития // Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. 2015. Т. 157, № 2. C. 5–34
- Vrselja Z. Brkic H., Mrdenovic S., et al. Function of circle of willis // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2014. Vol. 34. No. 4. P. 578–584. doi: 10.1038/jcbfm.2014.7
- Vanderah T. Nolte’s essentials of the human brain. 1st ed. 2009.
- Pooh R.K., Kurjak A. Fetal brain vascularity visualized by conventional 2D and 3D power doppler technology // Donald Sch. J. Ultrasound Obstet. Gynecol. 2010. Vol. 4. No. 3. P. 249–258. doi: 10.5005/jp-journals-10009-1147
- Агеева М.И. Допплерографическое исследование гемодинамики плода: пособие для врачей. Москва, 2006.
- Бурлев В.А., Зайдиева С., Ильясова Н.А. Регуляция ангиогенеза гестационного периода // Проблемы репродукции. 2008. № 3. C. 15–22.
- Cipolla M.J. The cerebral circulation // Colloq. Ser. Integr. Syst. Physiol. From Mol. to Funct. 2009. Vol. 1. No. 1. P. 1–59. doi: 10.4199/C00005ED1V01Y200912ISP002
- Pooh R.K., Pooh K.H. Fetal neuroimaging // Fetal Matern. Med. Rev. 2008. Vol. 19. No. 1. P. 1–31. doi: 10.1017/S0965539508002106
- Барашнев Ю.И. Перинатальная неврология. Москва: Триада-Х, 2005.
- Полянин А.А., Коган И.Ю. Венозное кровообращение плода при нормально протекающей и осложненной беременности. Санкт-Петербург, 2002.
- Lees C.C. Stampalija T., Baschat A., et al. ISUOG Practice Guidelines: diagnosis and management of small-for-gestational-age fetus and fetal growth restriction // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2020. Vol. 56. No. 2. P. 298–312. doi: 10.1002/uog.22134
- Bhide A., Acharya G., Baschat A., et al. ISUOG Practice guidelines (updated): use of doppler velocimetry in obstetrics // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2021. Vol. 58. No. 2. P. 331–339. doi: 10.1002/uog.23698
- Белич А.И. Эволюционный подход к изучению становления центральной нервной системы плода // Журнал акушерства и женских болезней. 2010. Т. 59. № 5. C. 12–16.
- Jakab A., Schwartz E., Kasprian G., et al. Fetal functional imaging portrays heterogeneous development of emerging human brain networks // Front. Hum. Neurosci. 2014. Vol. 8. P. 852. doi: 10.3389/fnhum.2014.00852
- Canini M., Cavoretto P., Scifo P., et al. Subcortico-cortical functional connectivity in the fetal brain: a cognitive development blueprint // Cereb. Cortex Commun. 2020. Vol. 1. No. 1. doi: 10.1093/texcom/tgaa008
- Павлова Н.Г. Антенатальная диагностика, профилактика и лечение функциональных нарушений развития ЦНС плода: автореф. дис. д-ра мед.наук. Санкт-Петербург, 2000. [дата обращения 10.10.2022]. Доступ по ссылке: https://viewer.rusneb.ru/ru/000200_000018_RU_NLR_bibl_246393?page=1&rotate=0&theme=white
- Гармашева Н.Л., Константинова Н.Н. Введение в перинатальную медицину. Москва, 1978.
- Brändle J., Preissl H., Draganova R., et al. Heart rate variability parameters and fetal movement complement fetal behavioral states detection via magnetography to monitor neurovegetative development // Front. Hum. Neurosci. 2015. Vol. 9. P. 147. doi: 10.3389/fnhum.2015.00147
- Белич А. И., Нацвишвили В.В. Становление цикла «активность-покой» плода человека // Вестник АМН СССР. 1989. № 3. P. 35–42
- Гармашева Н.Л., Константинова Н.Н., Белич А.И. К вопросу о механизмах становления рефлекторной деятельности // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 1998. Т. 34. № 1. С. 96–106.
- Nijhuis J.G., Prechtl H.F., Martin C.B., et al. Are there behavioural states in the human fetus? // Early Hum. Dev. 1982. Vol. 6. No. 2. P. 177–195. doi: 10.1016/0378-3782(82)90106-2
- Белич А.И., Константинова Н.Н., Нацлишвили В.В., и др. Морфофизиологический анализ формирования механизмов цикла «активность-покой» в онтогенезе человека // Вестник РАМН. 1996. № 3. C. 55–61.
- Groome L., Gotlieb S.J., Neely C.L., et al. Developmental trends in fetal habituation to vibroacoustic stimulation // Am. J. Perinatol. 1993. Vol. 10. No. 1. P. 46–49. doi: 10.1055/s-2007-994700
- Morokuma S., Fukushima K., Kawai N., et al. Fetal habituation correlates with functional brain development // Behav. Brain Res. 2004. Vol. 153. No. 2. P. 459–463. doi: 10.1016/j.bbr.2004.01.002
- Thompson R.F., Spencer W.A. Habituation: a model phenomenon for the study of neuronal substrates of behavior // Psychol. Rev. 1966. Vol. 73. No. 1. P. 16–43. doi: 10.1037/h0022681
- Robinson D.A. The use of control systems analysis in the neurophysiology of eye movements // Annu. Rev. Neurosci. 1981. Vol. 4. No. 1. P. 463–503. doi: 10.1146/annurev.ne.04.030181.002335
- Maehara K., Morokuma S., Nakahara K., et al. A study on the association between eye movements and regular mouthing movements (RMMs) in normal fetuses between 24 to 39 weeks of gestation // PLoS One. 2020. Vol. 15. No. 5. doi: 10.1371/journal.pone.0233909
- Krueger C., Holditch-Davis D., Quint S., et al. Recurring auditory experience in the 28- to 34-week-old fetus // Infant Behav. Dev. 2004. Vol. 27. No. 4. P. 537–543. doi: 10.1016/j.infbeh.2004.03.001
- James D.K., Spencer C.J., Stepsis B.W. Fetal learning: a prospective randomized controlled study // Ultrasound Obstet. Gynecol. 2002. Vol. 20. No. 5. P. 431–438. doi: 10.1046/j.1469-0705.2002.00845.x
- Otera Y., Morokuma S., Fukushima K., et al. Correlation between regular mouthing movements and heart rate patterns during non-rapid eye movement periods in normal human fetuses between 32 and 40 weeks of gestation // Early Hum. Dev. 2013. Vol. 89. No. 6. P. 381–386. doi: 10.1016/j.earlhumdev.2012.12.007
- Al-Qahtani N.H. Foetal response to music and voice // Aust. New Zeal. J. Obstet. Gynaecol. 2005. Vol. 45. No. 5. P. 414–417. doi: 10.1111/j.1479-828X.2005.00458.x
Дополнительные файлы
