Jak wiele może matka? A zwłaszcza mamuśka szczur...

Jak duży wpływ na nasze życie ma matka? - Każdy przekonuje się na własnej skórze. Nadmierna opiekuńczość to temat do żartów, dobre wychowanie jest niezwykle doceniane. Matki czasem stawiane są na piedestale, inne spadają do rangi upiornych teściowych. A jak wiele opiece matki zawdzięcza nasz mózg? Naukowcy z NYU Langone Medical Center odkryli, w jaki sposób obecność matki i interakcje gromadne – rola wychowania – kształtują wczesną aktywność neuronalną mózgu noworodka.

Pomimo, że naukowcy od lat znają wpływ więzi matki z dzieckiem na rozwój nerwowy potomków, dopiero ostatnie badania naukowców z NYU Langone jako pierwsze ukazują w jaki sposób przywiązanie dzieci do matki, jej zachowanie, gniazdowanie, karmienie, opieka nad dziećmi, mają wpływ na kluczowe etapy kształtowania się mózgu po urodzeniu młodych. Zespół z NYU Langone ukazał, że obecność matki, z całą pewnością, reguluje i kontroluje sygnały elektryczne u szczurzych noworodków.

schemat budowy neuronu

Badacze twierdzą, że tzw. wolnofalowe schematy aktywności nerwowej, obserwowane w czasie fazy rozwoju mózgów ssaków przypadającej na okres pomiędzy 12 a 20 dniem życia szczurów bardzo przypominają wzorce aktywności obserwowane u ludzi. Porównano je do tych, rejestrowanych w czasie medytacji czy podczas świadomości bądź nieświadomości obecnej w cyklu czuwania i spoczynku, a także w czasie wysokiego wytężania uwagi. 

Wczesne etapy rozwoju mózgu ssaka występują gdy w mózgu niemowlęcia zaczynają formować się trwałe neuronalne szlaki komunikacyjne. Wówczas dochodzi do wzrostu liczby aksonów, które zyskują swoje osłonki czy otoczki mielinowe, w celu przyspieszenia przesyłu sygnałów elektrycznych w mózgu. 

W czasie badań 6 szczurzych matek i ich dzieci, z reguły kilkanaście szczeniąt, było obserwowane i nagrywane w okresie od niemowlęctwa do dnia osiągnięcia pełnego rozwoju po narodzinach. Jeden szczeniak z każdego miotu był wyposażany w miniaturowy nadajnik bezprzewodowy, umieszczany pod skórą głowy, by mógł nagrywać i przekazywać aktywność elektryczną mózgu. 

Matka szczurzyca zajmująca się swoim 5-dniowym niemowlęciem.
Credit: © Eric Isselée / Fotolia

Najpierw dokładnie obejrzano prawie 100 godzin filmu przedstawiającego szczurzą mamę ochraniającą, ogrzewającą i karmiącą jej młode. Następnie dopasowano zachowania do odczytów impulsów elektrycznych pochodzących z mózgu szczurzych szczeniaków. W konsekwencji, naukowcy z NYU Langone Medical Center odkryli, w jaki sposób obecność matki i interakcje gromadne – rola wychowania – kształtują wczesną aktywność neuronalną mózgu noworodka.

Badania w szczególności ukazały, że kiedy mamy szczurzyce zostawiają swoje dzieci same, aktywność elektryczna kory mózgu niemowlęcia, mierzona jako lokalne potencjały, wzrasta o 50 do 100%, a fale mózgowe stają się bardziej chaotyczne lub desynchronizują. Naukowcy podkreślają, że takie okresowe desynchronizacje to klucz do zdrowego wzrostu mózgu i komunikacji pomiędzy różnymi jego regionami. Natomiast podczas doświadczania opieki przez szczenięta, praca ich mózgów wyciszała się. Aktywność ścieżek sygnalnych malała zwłaszcza podczas karmienia. Aktywność mózgowa powolniała i stawała się wówczas zsynchronizowana, wykazywała ściśle określone wzorce elektryczne. 

Wolnofalowa aktywność mózgów szczeniąt wzrastała o 30%, podczas gdy intensywność tzw. wyższych fal mózgowych spadała o 30%. Dostarczenie mleka do organizmu podczas karmienia skutkowało natomiast wzmożoną aktywnością elektryczną mózgu, 2-krotnie lub nawet 5-krotnie wyższą niż przed przyjęciem pokarmu. Świadczy to również o tym, że posiłek istotnie stanowi prawdziwy zastrzyk energii u noworodków. Podobne wysokie piki w odczycie aktywności mózgowej dzieci-szczurów towarzyszyły okresowi, w którym matka zajmowała się higieną dzieci. Jednak wzmożona praca mózgu ustępowała każdorazowo gdy matka opuszczała szczeniaki. Obniżenie aktywności ścieżek sygnalnych następowało także wraz z usamodzielnianiem się młodych szczurów, wraz z opuszczaniem miejsca przebywania jako noworodki lub też w momencie zdobywania pokarmu na własną rękę. 

Dodatkowy eksperyment, przy użyciu blokera neuronalnych ścieżek sygnalnych, propranololu, potwierdziły iż efekty działań matki były kontrolowane po części poprzez sekrecję noradrenaliny. Neurotransmiter ten jest kluczowym hormonem zaangażowanym w większość podstawowych funkcji mózgu i całego organizmu. Należą do nich między innymi: umiejętności rozpoznawcze, czy regulacja tętna i pracy serca. Blokowanie noradrenaliny u szczurzych niemowląt spowodowało hamowanie wcześniej obserwowanych reakcji na opiekę matki. 

Neurobiolog Regina Sullivan, profesor z NYU School of Medicine and its affiliated Nathan S. Kline Institute for Psychiatric Research, prowadziła badania ukazujące jak zwierzęce interakcje matka-dziecko wpływają na aktywność genów w mózgu noworodków. Według niej nowe, opisywane badania pozwolą na dogłębne przyjrzenie się efektom matczynej troski. Profesor Sullivan przyzanała: „Nasze eksperymenty wskazują na to, w jaki sposób u ssaków stymulacja sensoryczna matki pomaga rzeźbić, kształtować wzrastający i rozwijający się mózg niemowlęcia. Badania pomogą określić rolę matczynej pielęgnacji w zdrowym rozwoju mózgu jej dzieci. Pozwolą także na poszerzenie wglądu w to, jak duży wpływ na życie dzieci ma opiekuńcza matka. Działania na szczurach pozwolą również wyjaśnić jak różnice w zachowaniu matek mogą wpływać na formowanie mózgów dzieci, jak duży wpływ na to ma środowisko, zróżnicowane czy jednolite społeczności. Ciekawym będzie możliwość odniesienia wyników badań do człowieka”. 

Na temat badań wypowiedziała się także dr Emma Sarro, adiunkt w NYU Langone: „Istnieje wiele czynników wpływających na rozwój dziecka. Nasze odkrycia pozwolą naukowcom i lekarzom lepiej zrozumieć co dzieje się w mózgu podczas interakcji czy budowy więzi pomiędzy matką a dzieckiem w tak wczesnych etapach rozwoju po urodzeniu. Niezwykle istotne jest zagadnienie formowania sieci połączeń neuronalnych w tym okresie w tkance nerwowej”. 

Zespół naukowców z NYU Langone zapowiada kolejne działania mające na celu sporządzenie map aktywności nerwowej mózgu podczas powstawania i utrzymywania więzi matki z dzieckiem. Wszystkie badania w tym kierunku mają doprowadzić do określenia w jaki sposób biologiczne mechanizmy angażujące noradrenalinę mogą wpływać na kontrolę mózgu niemowlęcia poprzez sensory wytwarzane przez jego matkę. 

Opracowanie: Izabela Kołodziejczyk

Nie trzeba być jednak naukowcem, by wiedzieć, że lepiej jest w gronie bliskich:

Źródło: Emma C. Sarro, Donald A. Wilson, Regina M. Sullivan. Maternal Regulation of Infant Brain State. Current Biology, 2014; DOI: 10.1016/j.cub.2014.06.017