Nature 子刊:女性在懷孕和生產後大腦會發生一系列顯著改變

撰文 | 甲遇庚

來源 | 生物世界

懷孕(妊娠),可以說是一個非常極端的生物過程。當一個女性在向母親角色轉變的過程中,生理、心理和行為上都會經歷了大量前所未有的變化。在妊娠期間,為了確保胎兒的順利生長和分娩,雌激素和孕激素等循環激素水平會明顯提升;心臟、血液和呼吸系統會發生明顯改變,以及為胎兒發生的免疫適應改變。過去的研究發現,這些變化可能會導致女性大腦結構和功能發生改變,以啟動母性行為,如母胎依戀、對嬰兒信號的生理響應以及母嬰依戀等。廣泛的動物研究表明,這些令人印象深刻的神經可塑性變化在分娩後仍會持續很長一段時間。然而,妊娠對人腦神經結構和功能的影響科學家們仍知之甚少。

2022 年 11 月 22 日,荷蘭萊頓大學的Elseline Hoekzema博士等人在Nature子刊Nature Communications上發表了題為:Mapping the effects of pregnancy on resting state brain activity, white matter microstructure, neural metabolite concentrations and grey matter architecture的研究論文。

該研究全面描繪了女性大腦在過渡為母親角色時期所表現出的一系列變化,表明懷孕會導致神經結構和神經網路組織發生選擇性和顯著的變化,特別是影響人腦的默認模式網路,這可能是成為母親後自我神經表徵轉變的基礎

向母親身份過渡的標誌是成年雌性動物大腦中神經可塑性的一系列顯著變化,通常涉及腦容量、神經發生和神經膠質細胞密度的減少,這可能與最佳化其產後行為有關。然而,關於人類女性健康和生物學的研究普遍較少,妊娠這種獨特過程對大腦的影響長期以來一直是個幾乎未開發的領域。

早在 2016 年 12 月,Elseline Hoekzema博士等人就在Nature Neuroscience上發表了題為:Pregnancy leads to long-lasting changes in human brain structure的研究論文,該研究表明,初為人母的女性大腦結構發生了實質性改變,涉及社會認知區域的灰質(GM)體積減少,當然,這種灰質減少並不等於功能喪失。

,當然,這種灰質減少並不等於功能喪失

在這項發表於 Nature Communications 期刊的新研究中,該團隊進一步調查了懷孕是否與靜息狀態下的大腦活動、白質微結構、神經代謝物水平和灰質結構的變化有關。他們使用了一項全面的前瞻性隊列研究,其中 40 名女性參與者在孕前、孕晚期、產後和產後後期四個階段分別參加了四次縱向實驗。

為了檢查成為母親對大腦灰質結構的影響,研究人員對初為人母的女性灰質體積變化圖與未生育女性的灰質體積變化圖進行了分析。結果顯示,基線時兩組的灰質體積沒有差異;但當研究不同階段的灰質體積變化時,兩組出現了顯著的組間差異對稱模式,每一個經歷過四個階段的女性灰質體積均發生減少。這與該團隊此前的研究結果一致,但他們沒有觀察到白質結構的變化。

為了研究觀察到的大腦結構和功能在整個產後期間的永續性影響,研究人員隨後檢查了其中 28 名女性在產後 1 年隨訪期的神經成像資料。

當檢查產後 1 年期與孕前基線之間灰質結構的變化時,他們觀察到灰質體積減少的模式與產後早期和孕前基線比較時觀察到的模式高度相似,表明懷孕相關的大腦變化在產後 1 年時仍然很明顯

然而,當比較產後早期和產後後期時,他們觀察到幾組灰質體積的變化,表明在整個產後期間灰質體積增加,並部分逆轉到孕前水平。與該團隊此前的研究結果一致,在海馬複合體中觀察到最體積明顯增加。

研究團隊還發現,

研究團隊還發現,懷孕導致神經結構和神經網路組織的選擇性強烈變化,這在默認模式網路(Default Mode Network,DMN)中最為明顯。DMN 是母親在靜息狀態下最為活躍的一組相連的大腦區域。解剖學和靜息狀態的 MRI 資料表明,懷孕與 DMN 的結構和功能可塑性有關,這表明成為母親會改變大腦的基線狀態

此前有研究表明,DMN 在區分自我和他人方面起著關鍵作用,其連貫性變化與孕婦區分胎兒與自己的程度有關。研究團隊推測,在 DMN 中觀察到的與妊娠相關的結構和功能改變了自我的神經基礎,從而幫助了女性向母親角色和注意力的轉變。此外,研究團隊發現妊娠期間的 DMN 功能活性與產後後期母嬰依戀的測量資料相關

最後,研究團隊檢查了驅動懷孕相關大腦變化機制的關鍵生物學和其他因素。他們發現,妊娠激素是觸發和調節妊娠相關神經可塑性的主要因素,其中孕晚期時雌二醇發揮了最顯著的作用;而與壓力和睡眠等其他因素沒有關聯。不過,研究團隊表示,內分泌可能並不代表調節生殖相關大腦變化的唯一因素,像運動、營養、遺傳和環境因素也可能在起作用。

總之,這些資料提供了女性成為母親對大腦影響的關鍵見解,並指出了大腦結構和功能的顯著變化,這些變化促進了懷孕和產後成為母親的過程。這對於建立新的母嬰關係至關重要。

論文連結:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-33884-8

https://www.nature.com/articles/nn.4458

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