首頁(yè) 資訊 nature human behaviour:從子宮內(nèi)、出生時(shí)到嬰兒期的大腦和行為發(fā)育軌跡

nature human behaviour:從子宮內(nèi)、出生時(shí)到嬰兒期的大腦和行為發(fā)育軌跡

來(lái)源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2025年06月07日 13:49

摘要:出生常被視為探究環(huán)境因素對(duì)人類成長(zhǎng)效應(yīng)之起始點(diǎn),眾多研究聚焦于嬰幼兒潛能的探索。然而,近期影像學(xué)技術(shù)的飛躍揭示了胎兒復(fù)雜行為及子宮環(huán)境的重要影響。當(dāng)前,出生被視為兒童自主性遞增發(fā)展軌跡中的一個(gè)過(guò)渡節(jié)點(diǎn)。本研究著重于:(1)增進(jìn)胎兒生理自主性與感知敏銳度;(2)解析出生過(guò)程對(duì)日后行為塑造的生理及神經(jīng)化學(xué)機(jī)制;(3)新生兒運(yùn)動(dòng)與感覺系統(tǒng)的調(diào)整以適應(yīng)外界,即子宮外適應(yīng);(4)產(chǎn)前條件對(duì)后續(xù)嬰幼兒行為模式及大腦機(jī)能的長(zhǎng)遠(yuǎn)效應(yīng)。綜上所述,這些證據(jù)促使我們超越先天與后天二元論的局限,轉(zhuǎn)向一種自子宮內(nèi)起始的生命全程發(fā)展視角。

1. 引言

出生常被視作環(huán)境經(jīng)歷對(duì)人類認(rèn)知能力與社會(huì)互動(dòng)影響的起始基準(zhǔn)點(diǎn)。然而,既往關(guān)于早期經(jīng)歷對(duì)發(fā)育影響的證據(jù)主要源自動(dòng)物研究——這些研究能夠精確操控產(chǎn)前環(huán)境,并將所得結(jié)論類推至人類嬰兒。1973年,丁伯根與洛倫茨因揭示內(nèi)在因素及經(jīng)驗(yàn)對(duì)動(dòng)物行為基本構(gòu)成要素的協(xié)同作用而共享諾貝爾殊榮。此外,戈特利布進(jìn)一步將研究范疇拓展至孵化前經(jīng)歷,指出其對(duì)幼鳥及哺乳動(dòng)物后續(xù)行為的可能影響。相關(guān)實(shí)驗(yàn)揭示了胚胎孵化前所接收的鳴叫信息在塑造新生鳥類后續(xù)社交偏好中的關(guān)鍵作用,以及孵化后直接經(jīng)歷對(duì)鴨子及家雞社交偏好形成的影響。然而,針對(duì)早期經(jīng)歷對(duì)人類影響的探討,焦點(diǎn)往往集中于月齡較小的嬰兒。支持“核心知識(shí)”作為人類認(rèn)知進(jìn)化基石的發(fā)展理論家,其研究多依賴于4至8個(gè)月大嬰兒的觀察數(shù)據(jù)。另有學(xué)者指出,出生后數(shù)月的經(jīng)歷足以使新生兒通過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累構(gòu)建這些知識(shí)。與將出生視為理解人類行為及心理體驗(yàn)起點(diǎn)的傳統(tǒng)假設(shè)相悖,我們回顧了當(dāng)代證據(jù),支持圍產(chǎn)期連續(xù)性的觀點(diǎn),這與早期發(fā)展理論相契合。通過(guò)強(qiáng)調(diào)胎兒復(fù)雜能力的重要性,我們認(rèn)為出生應(yīng)被視為一個(gè)標(biāo)志著個(gè)體一生中經(jīng)歷最大環(huán)境變化的關(guān)鍵間斷事件。

出生對(duì)嬰兒的影響體現(xiàn)在生理、環(huán)境適應(yīng)及能力發(fā)展的根本性轉(zhuǎn)變上。目前,胎兒大腦活動(dòng)及行為個(gè)體差異在出生后生活中的持續(xù)影響程度仍是研究的熱點(diǎn)。來(lái)自胎兒行為領(lǐng)域的證據(jù)支持了圍產(chǎn)期某種程度的連續(xù)性,尤其是在妊娠晚期,胎兒及早產(chǎn)嬰兒產(chǎn)前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專門化已顯著顯現(xiàn)。然而,出生這一事件引發(fā)了感覺與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的重新校準(zhǔn),伴隨著一段時(shí)期的機(jī)能退化,隨后是功能活動(dòng)的迅速?gòu)?fù)原。自受孕伊始,大腦系統(tǒng)即展現(xiàn)出高度的可塑性,使得其能夠在子宮內(nèi)的早期活動(dòng)與后續(xù)的預(yù)期環(huán)境間實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性調(diào)整。這種重新校準(zhǔn)包含了一個(gè)基于不斷變化的身體能力及/或環(huán)境需求,在短期內(nèi)進(jìn)行更多可變活動(dòng)的靈活窗口,這些活動(dòng)逐漸累積,形成更為目標(biāo)導(dǎo)向的行為模式。

本綜述旨在明確我們對(duì)胎兒能力向新生兒行為轉(zhuǎn)變理解中的核心缺失,通過(guò)將發(fā)展研究與理論的最新進(jìn)展與圍產(chǎn)期連續(xù)性、不連續(xù)性及重新校準(zhǔn)的軌跡相結(jié)合(圖1)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在此框架內(nèi),“連續(xù)性”指的是在出生這一事件中無(wú)縫延續(xù)的發(fā)展進(jìn)程;“不連續(xù)變化”則指的是嬰兒在脫離子宮后自主展開、并在出生后數(shù)月內(nèi)逐漸累積的過(guò)程;而“重新校準(zhǔn)”則特指嬰兒出生后短期內(nèi),隨著其運(yùn)動(dòng)和感覺系統(tǒng)調(diào)整以適應(yīng)新環(huán)境,隨后迅速恢復(fù)更為漸進(jìn)的發(fā)育路徑的過(guò)程。最后,我們還探討了與出生緊密相關(guān)的急性事件,這些事件在出生準(zhǔn)備階段及出生后即刻發(fā)生顯著變化。

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圖1 圍產(chǎn)期大腦和行為發(fā)育

2. 研究胎兒神經(jīng)發(fā)育和行為的方法

直至近期,研究因“胎兒相對(duì)難以觸及的特性”而面臨重重阻礙。然而,隨著胎兒成像技術(shù)的顯著進(jìn)步,現(xiàn)已能夠識(shí)別出與胎兒發(fā)育過(guò)程中個(gè)體差異相關(guān)聯(lián)的母體因素,這些因素涵蓋了吸煙行為、營(yíng)養(yǎng)狀況以及心理壓力等方面。

超聲波作為全球范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的醫(yī)學(xué)成像手段,憑借其非侵入性特性,為胎兒發(fā)育研究開辟了新途徑,并展現(xiàn)出將研究成果融入常規(guī)臨床護(hù)理的巨大潛力。其普及度高、便于攜帶,且能詳盡捕捉胎兒多器官的解剖結(jié)構(gòu)信息。體積四維(4D)超聲技術(shù)通過(guò)系統(tǒng)的視覺編碼,為產(chǎn)前發(fā)育提供了深刻的洞察。胎兒的自發(fā)運(yùn)動(dòng),包括軀體、四肢及頭部的活動(dòng),與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的成熟過(guò)程緊密相關(guān)。此外,研究已揭示環(huán)境因素對(duì)孕期影響的深刻見解,例如,胎兒面部肌肉運(yùn)動(dòng)與母體產(chǎn)前抑郁癥之間存在顯著關(guān)聯(lián)。基于4D超聲的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,甚至能夠在產(chǎn)前從胎兒的運(yùn)動(dòng)中預(yù)測(cè)兒童的手部?jī)?yōu)勢(shì)。通過(guò)心電圖(ECG)監(jiān)測(cè)胎兒心率及心跳間隔,進(jìn)一步揭示了這些生理指標(biāo)與胎兒運(yùn)動(dòng)時(shí)間、睡眠狀態(tài)及行為模式之間的內(nèi)在聯(lián)系。在將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于廣泛評(píng)估的生物標(biāo)志物(如通過(guò)多普勒技術(shù)測(cè)量的胎盤血流量及胎兒人體測(cè)量估計(jì))方面所取得的進(jìn)展,為臨床診斷提供了寶貴的價(jià)值。

胎兒神經(jīng)影像學(xué)的最新進(jìn)展,特別是功能性磁共振成像(fMRI)技術(shù),能夠高分辨率地描繪子宮內(nèi)神經(jīng)發(fā)育的過(guò)渡階段,精準(zhǔn)識(shí)別神經(jīng)組織的不連續(xù)性和爆發(fā)式發(fā)育時(shí)期。在孕25周至38周期間,功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)出與胎齡相關(guān)的成熟趨勢(shì),逐漸形成與身體(感覺運(yùn)動(dòng))及社交(自我區(qū)分)互動(dòng)相關(guān)的、愈發(fā)獨(dú)特的區(qū)域連接中心。胎兒fMRI不僅補(bǔ)充了關(guān)于母體特征和不良經(jīng)歷如何塑造新生兒大腦結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有文獻(xiàn),還進(jìn)一步提升了我們對(duì)產(chǎn)前因素如何影響胎兒大腦激活的歸因準(zhǔn)確性。例如,孕期母親的體重變化與胎兒社交網(wǎng)絡(luò)區(qū)域(如左前島葉和額下回)以及參與自我控制的前額皮質(zhì)之間的功能連接存在關(guān)聯(lián)。此外,母體心理狀態(tài)的個(gè)體差異與胎兒大腦反應(yīng)中的氧耗量密切相關(guān):較高的產(chǎn)前壓力水平與較低的胎兒皮質(zhì)小腦連接性相關(guān)聯(lián),這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示著3至5年后嬰兒睡眠質(zhì)量較差,這一預(yù)測(cè)得到了父母報(bào)告的佐證。

3. 胎兒在子宮的制約下發(fā)育

胎兒在通過(guò)子宮液體環(huán)境過(guò)濾的身體和感覺受限的世界中發(fā)育。羊水的粘度、濕度和溫度調(diào)節(jié)為胎兒首先遇到其直接物理環(huán)境提供了介質(zhì),從而將子宮壁和胎盤與其自身的身體部位區(qū)分開來(lái)。從解剖學(xué)上講,妊娠早期大腦中的細(xì)胞遷移會(huì)在懷孕中期產(chǎn)生基本的、專門的感覺傳入。從妊娠第9周開始,驚嚇?lè)磻?yīng)就很明顯,當(dāng)胎兒與子宮壁發(fā)生身體接觸時(shí),所有四個(gè)肢體都會(huì)快速收縮。妊娠16周左右,丘腦皮質(zhì)纖維形成樹枝狀,與神經(jīng)亞板表面接觸,首先與體感皮層形成突觸,然后與前庭、聽覺、視覺和額葉區(qū)域形成突觸。胎兒呼吸、心率和液體交換與胎兒運(yùn)動(dòng)活動(dòng)越來(lái)越同步。到妊娠第20周,味蕾的形態(tài)和突觸發(fā)育表明其味覺功能,并有一些證據(jù)表明其出生后化學(xué)感覺的連續(xù)性。此外,口面部運(yùn)動(dòng)表明胎兒改變位置時(shí)的早期呼吸消化調(diào)整。在妊娠中期,胎兒對(duì)母親的狀態(tài)和性喚起的反應(yīng)越來(lái)越敏感,以宮內(nèi)環(huán)境的變化為導(dǎo)向,因此母親心率的升高與胎兒心率和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的變異性的升高相關(guān)。母體心率和胎兒心率的關(guān)聯(lián)(對(duì)于對(duì)壓力表現(xiàn)出過(guò)度警覺和/或報(bào)告更大焦慮的母親尤其可靠)可能表明胎兒遵循其母體宿主的線索的早期社會(huì)導(dǎo)向反應(yīng)能力。當(dāng)胎兒在妊娠晚期獲得對(duì)其生理調(diào)節(jié)的自主控制時(shí),這種同步會(huì)經(jīng)歷重新校準(zhǔn),并在出生后表現(xiàn)出根本性的轉(zhuǎn)變。

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圖2 從產(chǎn)前到產(chǎn)后的感覺發(fā)育時(shí)間表

3.1 胎兒的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)

胎兒的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)迅速成熟,在妊娠的前三個(gè)月主要是劇烈的、快速的運(yùn)動(dòng),涉及(肌陣攣)收縮。到了妊娠中期,生澀的運(yùn)動(dòng)被更復(fù)雜、定向的單肢運(yùn)動(dòng)所取代,具有更平滑的追求和單一、獨(dú)特的速度峰值。在胎兒中觀察到的口腔運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和類型可能與母親的言語(yǔ)和外部言語(yǔ)一致。 手到嘴的運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在妊娠中期后期,并且隨著胎齡的增加,更有可能觀察胎兒張開的嘴以預(yù)測(cè)隨后的手部運(yùn)動(dòng)。在懷孕的最后一個(gè)月,嬰兒休息得更多,活動(dòng)得更少——胎兒似乎正在適應(yīng)其受限的環(huán)境,因?yàn)槠渲w運(yùn)動(dòng)的力量和頻率逐漸下降。在圍產(chǎn)期觀察到運(yùn)動(dòng)退化,例如在分娩前吸吮拇指的可能性較低,并且產(chǎn)婦報(bào)告的踢腿頻率較低,直到出生后三到四天后出現(xiàn)強(qiáng)勁增加。

對(duì)圍產(chǎn)期運(yùn)動(dòng)活動(dòng)模式的更仔細(xì)研究可能會(huì)支持這些觀察結(jié)果作為重新校準(zhǔn)的范例:胎兒運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)顯示,在妊娠中期,自我控制能力增強(qiáng)(圖2),其速度減慢,以反映出生前一個(gè)月子宮的物理限制.

胎兒的視覺世界除了依賴于黑暗子宮經(jīng)過(guò)過(guò)濾的有限照明外,還依賴于眼睛及其控制肌肉的發(fā)育(圖2)。 在妊娠 16-18 周時(shí)進(jìn)行第一次眼球運(yùn)動(dòng)后,胎兒在 20 周左右開始觸摸閉合的眼瞼。這個(gè)年齡段的視網(wǎng)膜發(fā)育已經(jīng)很成熟,視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的自發(fā)活動(dòng)先于刺激感知并反饋到神經(jīng)亞板,然后投射到視覺皮層的更深層。觸摸或摩擦眼瞼可能會(huì)在胎兒體內(nèi)產(chǎn)生閃光,進(jìn)一步幫助視網(wǎng)膜發(fā)育。在妊娠中期,眼睛睜開,允許不聚焦的周邊視覺和一些運(yùn)動(dòng)檢測(cè) ,盡管腹部組織厚度和羊水粘度嚴(yán)重限制子宮內(nèi)的視力。到30周時(shí),瞳孔會(huì)做出反應(yīng)性收縮和擴(kuò)張,而在 34 周時(shí),早產(chǎn)兒的視力以及動(dòng)物模型表明,胎兒可以專注于物體、區(qū)分邊緣與前景、跟蹤運(yùn)動(dòng)和檢測(cè)暖色。對(duì)妊娠晚期子宮的模擬表明,光通過(guò)子宮內(nèi)膜的滲透性足以讓胎兒感知其視野中隱現(xiàn)的形狀,例如子宮內(nèi)壁或接觸鼻子時(shí)自己的手。

在妊娠晚期,用于視覺刺激感覺處理的視網(wǎng)膜丘腦束對(duì)透皮光有足夠的反應(yīng)。例如,當(dāng)外部經(jīng)皮鹵素?zé)粽丈涞皆袐D腹部時(shí),會(huì)觀察到胎兒心率加快。在特定的照明條件下,胎兒有可能看到子宮之外光譜紅色部分的刺激。與倒置匹配的組合物相比,觀察到更頻繁的胎兒眼球運(yùn)動(dòng)和頭部轉(zhuǎn)向類似臉部的燈光配置。最近的一項(xiàng)研究報(bào)告稱,胎兒響應(yīng)腹部外部的圖案光刺激而轉(zhuǎn)頭的發(fā)生率更高,而焦慮和抑郁水平較高的母親轉(zhuǎn)頭率明顯下降。據(jù)推測(cè),出生后的光照對(duì)于啟動(dòng)氧合從肺部到大腦的轉(zhuǎn)變具有關(guān)鍵作用。未來(lái)的研究應(yīng)該探索胎兒的視覺體驗(yàn),特別是在子宮內(nèi)看到自己的行為,與新生兒和嬰兒出生后的行為有何關(guān)系。

3.2 子宮里的音景

相較于有限的產(chǎn)前視覺輸入,聽覺為胎兒提供了一個(gè)充滿豐富而復(fù)雜的聽覺刺激環(huán)境。胎兒的聽覺世界主要由羊膜內(nèi)的背景噪音構(gòu)成,其聲壓級(jí)估測(cè)約為70分貝,相當(dāng)于通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)出的安靜但可聞的聲音。妊娠中期,胎兒的中耳骨骼逐漸硬化,能夠傳導(dǎo)來(lái)自子宮外部的、雖經(jīng)衰減但仍顯嘈雜的聲音。進(jìn)入妊娠晚期,胎兒能夠感知從日常對(duì)話(約60分貝聲壓級(jí))到汽車?yán)龋蛇_(dá)105分貝聲壓級(jí))的各種聲音,并據(jù)此展現(xiàn)出不同的反應(yīng)模式。例如,當(dāng)聽到陌生人聲音的錄音時(shí),胎兒的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)頻率會(huì)降低,這或許類似于嬰兒在特定注意力狀態(tài)下的靜止反應(yīng)。相反,當(dāng)母體遭遇巨響驚嚇時(shí),胎兒的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)會(huì)加劇,心率短暫提升后轉(zhuǎn)為持續(xù)減緩,這一反應(yīng)模式與定向反應(yīng)相類似。胎兒習(xí)慣化的證據(jù)可通過(guò)其對(duì)頻繁重復(fù)的聽覺刺激的反應(yīng)來(lái)檢測(cè),具體采用33-36周胎兒對(duì)一系列相同刺激后突然變化的反應(yīng)(即失配負(fù)波)來(lái)評(píng)估。在妊娠晚期,胎兒對(duì)人類語(yǔ)音的熟悉程度(表現(xiàn)為持續(xù)的心率減緩)在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有顯著性,且相較于現(xiàn)場(chǎng)母親的聲音,錄制的母親語(yǔ)音會(huì)觸發(fā)胎兒的心率加速反應(yīng)。綜上所述,胎兒的反應(yīng)模式揭示了其檢測(cè)和學(xué)習(xí)聽覺刺激模式的能力(圖2)。

與新生兒相似,妊娠晚期的胎兒展現(xiàn)出了一系列與言語(yǔ)相關(guān)的復(fù)雜反應(yīng)能力,具體包括:(1)能夠?qū)㈩^部轉(zhuǎn)向嬰兒導(dǎo)向的言語(yǔ)而非成人導(dǎo)向的言語(yǔ);(2)能夠持續(xù)關(guān)注母親的聲音(其心率較低),而非對(duì)不熟悉的語(yǔ)言、白噪音或新說(shuō)話者產(chǎn)生的定向反應(yīng);(3)能夠做出差異化的嘴部運(yùn)動(dòng),以回應(yīng)清晰的言語(yǔ)。胎兒在言語(yǔ)和聲音暴露(包括母親產(chǎn)生的聲音和外部可聞聲音)方面的基礎(chǔ),可能為新生兒在意外事件檢測(cè)和模仿方面提供一個(gè)通用的多模式框架,這一框架又能進(jìn)一步激發(fā)護(hù)理人員的社會(huì)性反應(yīng)。

產(chǎn)前語(yǔ)言經(jīng)驗(yàn)為胎兒的社會(huì)沉浸做好了準(zhǔn)備,新生兒對(duì)輸入聲音及自身聲音輸出的統(tǒng)計(jì)預(yù)期,在很大程度上是由其在胎兒時(shí)期的經(jīng)驗(yàn)所塑造的。新生兒哭聲的語(yǔ)調(diào),實(shí)際上反映了嬰兒在產(chǎn)前所接觸的母語(yǔ)的節(jié)奏特征。例如,出生僅三天的新生兒就更傾向于聆聽與他們?cè)谧訉m內(nèi)所接觸的不同新元音,這表明他們?cè)诋a(chǎn)前已經(jīng)學(xué)習(xí)了母語(yǔ)的基本元素。此外,產(chǎn)前對(duì)言語(yǔ)的接觸還可能引發(fā)神經(jīng)動(dòng)力學(xué)(即遠(yuǎn)程連接)的持久變化,從而支持學(xué)習(xí)和記憶過(guò)程。因此,有證據(jù)表明聽覺學(xué)習(xí)在圍產(chǎn)期既具有連續(xù)性也存在不連續(xù)性:胎兒能夠在子宮內(nèi)識(shí)別并學(xué)習(xí)周圍環(huán)境的聲音,這種學(xué)習(xí)方式可能會(huì)保持對(duì)某些頻繁重復(fù)音節(jié)的熟悉感,并增強(qiáng)他們對(duì)社會(huì)性刺激的敏感性。

4. 胎兒發(fā)育作為圍產(chǎn)期的橋梁

子宮內(nèi)的生化環(huán)境為嬰兒提供了關(guān)于預(yù)期外部環(huán)境的有限預(yù)覽,并已在胎兒特征與長(zhǎng)期成人穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)之間觀察到一定的連續(xù)性和相關(guān)性。母體、胎盤與胎兒之間復(fù)雜的激素、代謝及化學(xué)交換反饋機(jī)制,促成了所謂的“胎兒編程”現(xiàn)象,這是胎兒發(fā)育適應(yīng)的一個(gè)重要方面。

圍產(chǎn)期編程的連續(xù)性或許能夠解釋,為何日常接觸某些化學(xué)物質(zhì)(例如食物的味道)能夠在一定程度上預(yù)測(cè)嬰兒出生后對(duì)相同氣味和味道的反應(yīng)。整個(gè)妊娠中期,胎兒依賴胎盤傳遞的激素來(lái)調(diào)節(jié)炎癥和生理平衡。例如,胎兒腎上腺的自我調(diào)節(jié)始于數(shù)月內(nèi)對(duì)母體皮質(zhì)醇(一種對(duì)壓力和自主調(diào)節(jié)至關(guān)重要的激素)的接觸,該激素能穿越胎盤屏障,影響胎兒大腦發(fā)育及嬰兒后續(xù)皮質(zhì)醇水平。這些反饋機(jī)制揭示了產(chǎn)前荷爾蒙波動(dòng)的變異如何影響個(gè)體穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的正常范圍。母親的心理健康是其中一個(gè)關(guān)鍵因素,母親自我報(bào)告的焦慮與胎兒代謝皮質(zhì)醇的酶產(chǎn)量減少有關(guān)。

胎兒疾病起源假說(shuō)指出,宮內(nèi)環(huán)境會(huì)對(duì)后代的器官和代謝產(chǎn)生長(zhǎng)期影響,其基礎(chǔ)在于單一基因型可能因特定宮內(nèi)事件而異,導(dǎo)致不同的表型表現(xiàn)。例如,母親和胎兒的營(yíng)養(yǎng)不良導(dǎo)致低出生體重,與成年后慢性疾病的出現(xiàn)有關(guān),包括肥胖、血糖調(diào)節(jié)異常和神經(jīng)精神疾病。同時(shí),孕期體重過(guò)重與胎兒社交大腦網(wǎng)絡(luò)(尤其是左前島葉和額下回)與前額皮質(zhì)間功能連接的減少有關(guān),這關(guān)乎兒童的自我控制能力。即便是看似常規(guī)的母體環(huán)境變化,如常規(guī)感染、困難和藥物暴露,也確實(shí)對(duì)胎兒生長(zhǎng)產(chǎn)生影響??v向研究揭示了妊娠期在壓力代際傳遞中的作用,影響胎兒生長(zhǎng),而胎兒生長(zhǎng)又與隨后的特征相關(guān),如童年和青春期的氣質(zhì)。

胎兒暴露還可能導(dǎo)致基因組發(fā)生表觀遺傳修飾,涉及有絲分裂遺傳變化,這些變化可能影響某些基因在發(fā)育編程關(guān)鍵階段的表達(dá)方式。壓力的影響可能因后代性別和表觀遺傳效應(yīng)而異。在出生前6周,僅報(bào)告壓力較高的攜帶男性后代的母親出現(xiàn)線粒體DNA表達(dá)降低,且當(dāng)暴露于空氣污染物時(shí),硝酸鹽濃度升高,與后續(xù)哮喘發(fā)病率相關(guān)。胎兒編程的后果廣泛而深遠(yuǎn):較高的產(chǎn)前抑郁癥與較低的兒童認(rèn)知技能相關(guān)。在10歲及以上的兒童中,產(chǎn)前抑郁癥相關(guān)的后果包括行為問(wèn)題發(fā)生率較高、海馬體積較小和青少年抑郁癥狀。對(duì)胎兒基因轉(zhuǎn)錄時(shí)間的深入分析揭示了成人結(jié)構(gòu)神經(jīng)解剖學(xué)(皮質(zhì)厚度)、新生兒出生體重和指示產(chǎn)前特異性基因轉(zhuǎn)錄的生物標(biāo)志物之間的長(zhǎng)期關(guān)聯(lián)。

妊娠期間暴露于極端壓力的嬰兒,如歷史時(shí)期的疾病、戰(zhàn)爭(zhēng)、饑荒和自然災(zāi)害,更可能出現(xiàn)宮內(nèi)生長(zhǎng)受限、出生尺寸較小以及DNA甲基化的長(zhǎng)期變化。剝奪和童年虐待史已證實(shí)會(huì)影響胎兒大腦發(fā)育。越來(lái)越多的證據(jù)表明,母親的極端壓力會(huì)對(duì)胎兒構(gòu)成壓力,導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂和代謝失調(diào),這些生理途徑被認(rèn)為是后來(lái)出現(xiàn)心理障礙的潛在原因。出生本身,以及之前發(fā)生的神經(jīng)化學(xué)和生理變化的協(xié)調(diào)級(jí)聯(lián),可被視為胎兒環(huán)境的極端變化,促使胎兒進(jìn)行適應(yīng),為迎接新世界做好準(zhǔn)備。

5. 出生作為一個(gè)急性事件,打破了神經(jīng)發(fā)育的過(guò)程

出生時(shí)所帶來(lái)的劇烈生理轉(zhuǎn)變、身體成熟度和神經(jīng)發(fā)育進(jìn)程能夠重新編排胎兒已具備的能力框架。關(guān)于急性出生相關(guān)事件的典型(非臨床意義上的)變異是否會(huì)對(duì)個(gè)體的自我調(diào)節(jié)、神經(jīng)可塑性以及神經(jīng)發(fā)育成果產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,這依然是一個(gè)亟待解答的科學(xué)問(wèn)題。在出生前階段,我們觀察到胎兒的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)經(jīng)歷了從感覺特化、運(yùn)動(dòng)活躍性及神經(jīng)發(fā)育復(fù)雜性急劇增長(zhǎng),到逐漸側(cè)重于調(diào)節(jié)功能、休息狀態(tài)及生理資源保護(hù)性的轉(zhuǎn)變。

妊娠晚期,母親與胎兒間建立起共生互動(dòng)關(guān)系,為胎兒的出生及其后續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。妊娠最后一個(gè)月,母體雌激素大量涌入胎兒內(nèi)分泌系統(tǒng),激活了嬰兒自主的下丘腦-垂體-腎上腺軸,這一轉(zhuǎn)變對(duì)于胎兒的變速自我調(diào)節(jié)至關(guān)重要,使得胎兒的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)與其自身心率緊密相連,而非僅僅是對(duì)母體心率擾動(dòng)的被動(dòng)響應(yīng)。此外,這一階段的特征還包括運(yùn)動(dòng)減少及胎兒睡眠狀態(tài)延長(zhǎng)。至足月妊娠時(shí),胎兒皮質(zhì)醇水平達(dá)到成人水平的兩倍,并在分娩全程中急劇上升至成人水平的100倍。

分娩啟動(dòng)時(shí),胎兒體內(nèi)皮質(zhì)醇峰值伴隨前列腺素和催產(chǎn)素的自主合成,為呼吸和循環(huán)系統(tǒng)適應(yīng)產(chǎn)后環(huán)境做好充分準(zhǔn)備。分娩過(guò)程中,胎兒氧氣供應(yīng)受宮縮影響而受限,干擾了流向胎盤的血液流動(dòng);然而,系統(tǒng)循環(huán)得以維持,胎兒心率在出生時(shí)呈現(xiàn)代償性增加,這一現(xiàn)象尤為顯著。在出生后,大腦成為首個(gè)優(yōu)先進(jìn)行再氧合的器官,僅次于肺部。

評(píng)估出生經(jīng)歷及分娩方式對(duì)后續(xù)發(fā)育的影響需采取嚴(yán)格的控制措施,因?yàn)橥瑫r(shí)存在的混雜因素同樣可能導(dǎo)致發(fā)育差異。例如,在全人群隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn),與剖腹產(chǎn)相關(guān)的自閉癥發(fā)病率顯著上升,但這一關(guān)聯(lián)被證實(shí)是由于暴露于全身麻醉(而非剖腹產(chǎn)手術(shù)本身)所致,而在接受局部麻醉的母親所生的后代中則未觀察到顯著關(guān)聯(lián)。

出生時(shí)間與嬰兒持久的神經(jīng)認(rèn)知個(gè)體差異緊密相連。盡管早產(chǎn)兒可能在出生后短期內(nèi)表現(xiàn)出視力成熟的跡象,但他們隨后更易出現(xiàn)視覺注意力障礙,并伴隨灰質(zhì)體積減少。行為差異在出生后數(shù)小時(shí)內(nèi)即顯現(xiàn);與足月新生兒相比,早產(chǎn)兒對(duì)于扭曲面孔和典型面孔的反應(yīng)無(wú)顯著差異。早產(chǎn)兒似乎比足月兒更早地形成遠(yuǎn)程皮質(zhì)連接(以犧牲局部連接為代價(jià)),且這一趨勢(shì)持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。在對(duì)800多名足月嬰兒和1個(gè)月大的早產(chǎn)嬰兒進(jìn)行掃描的研究中,發(fā)現(xiàn)較早出生的嬰兒相較于較晚出生的嬰兒擁有更大的腦容量,這表明早產(chǎn)兒的大腦生長(zhǎng)加速,這被視為是對(duì)過(guò)濾較少的感官環(huán)境的一種適應(yīng)性反應(yīng),同時(shí)也可能與未能有效修剪或應(yīng)對(duì)分娩并發(fā)癥有關(guān)。早產(chǎn)兒在壓力下提供了豐富的發(fā)育情境,因此,其發(fā)育軌跡可能與相應(yīng)胎齡的胎兒并不完全同步。

6. 新生兒出生后自主權(quán)增強(qiáng)

新生兒在生命初始的寶貴小時(shí)內(nèi),其行為表現(xiàn)從首次啼哭至初次母乳喂養(yǎng),均與早期胎兒發(fā)育中的顯著行為模式展現(xiàn)出驚人的平行性。向?qū)m外環(huán)境的過(guò)渡,標(biāo)志著一系列關(guān)鍵變化的發(fā)生:循環(huán)路徑、肺部通氣與氧合機(jī)制,以及新陳代謝均經(jīng)歷著重大的重新校準(zhǔn)。首次呼吸時(shí),氣道內(nèi)的血管壓力迅速下降,這一過(guò)程助力肺部有效排除液體。隨著肺及其他器官?gòu)奶ケP功能中接過(guò)接力棒,胎兒循環(huán)立即經(jīng)歷深刻重構(gòu),逐步獲得其成人期的生理功能。這一系列變化促使新生兒腎上腺釋放兒茶酚胺,該激素不僅導(dǎo)致心率與血壓急劇攀升,還通過(guò)調(diào)節(jié)胰島素水平來(lái)管理產(chǎn)后血糖水平;這一系列生理反應(yīng),最終觸發(fā)了新生兒出生時(shí)那標(biāo)志性的哭聲。隨后,是一段寶貴的休憩時(shí)光,伴隨著系統(tǒng)代謝率的逐步攀升,直至新生兒能在最初的幾分鐘乃至后續(xù)生命中穩(wěn)定地利用葡萄糖并自主調(diào)控血壓。

健康的嬰兒,在出生后頭兩個(gè)小時(shí)內(nèi),因循環(huán)中應(yīng)激激素水平較高,通常呈現(xiàn)出警覺狀態(tài)。起初,新生兒的四肢運(yùn)動(dòng)可能顯得不協(xié)調(diào);但到了第一個(gè)小時(shí),這些動(dòng)作開始呈現(xiàn)出類似爬行的特征,特別是在接觸到他們?cè)谧訉m內(nèi)最為熟悉的母親語(yǔ)言時(shí),腿部與手臂的活動(dòng)會(huì)更為頻繁。當(dāng)母嬰間存在皮膚接觸時(shí),母乳的獨(dú)特氣味以及嬰兒嘴唇與母親乳房間的溫度差異,共同引導(dǎo)嬰兒沿著母親的身體向上挪動(dòng),直至形成對(duì)母乳喂養(yǎng)至關(guān)重要的吸吮動(dòng)作,直至成功鎖定哺乳位置。新生兒大腦對(duì)初乳氣味的反應(yīng),在出生首日尤為強(qiáng)烈,隨后在生命的第一周內(nèi)逐漸減弱,且嗅覺皮層的雙側(cè)激活對(duì)母親母乳氣味的選擇性更為顯著(盡管單側(cè)反應(yīng)僅在早產(chǎn)男嬰中較為明顯)。皮膚與皮膚的接觸,不僅有助于嬰兒維持適宜的體溫,還能促進(jìn)其保持平靜而警覺的狀態(tài),尤其在觸覺接觸與母親聲音同時(shí)作用時(shí),新生兒自我調(diào)節(jié)能力顯著增強(qiáng)。

相較于妊娠晚期那流暢、協(xié)調(diào)且反應(yīng)靈敏的胎兒運(yùn)動(dòng),新生兒出生后的自發(fā)運(yùn)動(dòng)組織性較差且不夠穩(wěn)定。新生兒開始整合他們現(xiàn)有的行動(dòng)模式,如明確地將觸摸引導(dǎo)至不同的面部特征,并適應(yīng)形態(tài)與本體感覺動(dòng)力學(xué)的變化。這一過(guò)程通過(guò)他們對(duì)動(dòng)作的視覺引導(dǎo)得到進(jìn)一步拓展,嬰兒似乎能夠?qū)⒆陨淼拿娌勘砬榕c照顧者的表情相匹配。當(dāng)接觸到母體氣味時(shí),兩天大的嬰兒展現(xiàn)出更為明確且高效的爬行能力,移動(dòng)距離顯著增加;與奶瓶喂養(yǎng)的嬰兒相比,四天大且接受母乳喂養(yǎng)的嬰兒更容易將頭部轉(zhuǎn)向母親的氣味,而非羊水氣味。新生兒需在新環(huán)境中(無(wú)限制、非粘性)及不斷變化的身體形態(tài)(圖2)中重新調(diào)整動(dòng)作(圖1)。

盡管多感覺整合發(fā)展的具體時(shí)長(zhǎng)尚存爭(zhēng)議,但新生兒在出生首日便展現(xiàn)出協(xié)調(diào)多種感官的明顯行為;他們調(diào)整自己的動(dòng)作,以保持手部在視線范圍內(nèi),并調(diào)節(jié)吸吮奶嘴的速度,以響應(yīng)母親聲音的偶然出現(xiàn)或與聽覺節(jié)拍保持同步。外源性跟蹤視網(wǎng)膜位置的眼跳自出生起即存在,而內(nèi)源性驅(qū)動(dòng)的預(yù)期性眼跳則似乎為后來(lái)發(fā)展所得。在新生兒中,以目標(biāo)為導(dǎo)向的眼球運(yùn)動(dòng)可能最初涉及皮質(zhì)下與前部區(qū)域的參與,隨著經(jīng)驗(yàn)的累積,逐漸變得更為前部且皮質(zhì)特異性。新生兒最初僅能聚焦于距離面部20-36厘米的區(qū)域,但在接下來(lái)的數(shù)周至數(shù)月里,他們對(duì)顏色、輪廓及運(yùn)動(dòng)模式的識(shí)別能力逐漸精細(xì)。新生兒所處的感覺環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化,這可能會(huì)引發(fā)其視覺-觸覺整合的重新校準(zhǔn),此前這種整合是專為子宮壁的有限視野及子宮內(nèi)自身運(yùn)動(dòng)程序(如揉眼)的刺激而設(shè)計(jì)的。

自出生之日起,新生兒便與照顧者一同融入社會(huì)環(huán)境中。他們展現(xiàn)出對(duì)類似面孔社交模式的強(qiáng)烈且快速的偏好,這一特征自出生起便持續(xù)存在。在最初幾天內(nèi),這些偏好已被證實(shí)針對(duì)直接凝視的面孔,凸顯了它們?cè)诮贤蛄杭邦A(yù)測(cè)面孔與身體接觸一致性方面的重要性。在第一周內(nèi),后雙側(cè)顳葉皮層區(qū)域迅速專業(yè)化,專門處理社會(huì)刺激中常見的多模式特征,這一趨勢(shì)持續(xù)至生命的第一年。感覺間的冗余增強(qiáng)了神經(jīng)對(duì)社會(huì)刺激反應(yīng)的選擇性與時(shí)機(jī)精準(zhǔn)性;在兩個(gè)月大的嬰兒中,神經(jīng)振蕩峰值的時(shí)間會(huì)根據(jù)言語(yǔ)或聲音的節(jié)奏而有所差異。四個(gè)月大的嬰兒,在面部與母親氣味同時(shí)出現(xiàn)時(shí),其神經(jīng)反應(yīng)的幅度會(huì)顯著增強(qiáng)。而在1至4個(gè)月大的嬰兒中,可觀察到對(duì)社會(huì)選擇性聽覺刺激的專門化(相較于非社會(huì)聲音,交流引發(fā)的激活程度更高)。這些發(fā)現(xiàn)支持了“自然教育學(xué)”的發(fā)展理論,即看護(hù)者與兒童二人組的神經(jīng)影像學(xué)研究表明,明示線索能夠維持二元夾帶,從而促進(jìn)嬰兒的參與、學(xué)習(xí)及情緒調(diào)節(jié)。

7. 圍產(chǎn)期發(fā)育科學(xué)的方向

方法論上的進(jìn)步極大地深化了我們對(duì)胎兒能力的認(rèn)知,并催生出新的研究議題,聚焦于圍產(chǎn)期過(guò)渡期間胎兒活動(dòng)如何得以保留、受到干擾、組織及重新定向。圍產(chǎn)期發(fā)育觀強(qiáng)調(diào)了一條自受孕起始的非線性發(fā)展路徑,其間穿插著出生時(shí)環(huán)境的劇烈變遷。我們提議,發(fā)育過(guò)程可依據(jù)連續(xù)性、不連續(xù)性(特指出生引發(fā)的發(fā)育躍升)、重新校準(zhǔn)(為適應(yīng)圍產(chǎn)期環(huán)境所做的適應(yīng)性調(diào)整)及出生相關(guān)的急性事件(分娩過(guò)程中引發(fā)的生理與結(jié)構(gòu)性變革)的一致性來(lái)進(jìn)行分類。

將出生視為一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的全新研究視角,有助于我們洞察不同資源環(huán)境(諸如圍產(chǎn)期保健的可獲得性、孕期文化習(xí)俗及政策差異)如何為兒童發(fā)展的多樣性奠定基礎(chǔ)。每個(gè)家庭在孕育、分娩及養(yǎng)育子女的過(guò)程中所面臨的風(fēng)險(xiǎn)與收益各不相同。發(fā)展科學(xué)領(lǐng)域日益重視測(cè)量受孕前的態(tài)度傾向、父親角色、伴侶關(guān)系以及現(xiàn)代家庭養(yǎng)育經(jīng)驗(yàn)的多維度影響,以期探究新生兒如何融入家庭生態(tài)系統(tǒng)。我們倡導(dǎo)從更寬廣的視野出發(fā),考量文化、背景特征以及特定人群因素(例如宗教信仰、氣候危機(jī)挑戰(zhàn)、財(cái)務(wù)安全狀況、性取向及病史記錄)如何塑造我們?cè)趪a(chǎn)期乃至后續(xù)生命階段的發(fā)育軌跡。尤其值得關(guān)注的是,在低收入國(guó)家及醫(yī)療保健獲取受到顯著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與種族差異影響的地區(qū),出生依然對(duì)父母與兒童構(gòu)成重大風(fēng)險(xiǎn),而這些背景下的圍產(chǎn)期發(fā)育研究卻相對(duì)匱乏。

涵蓋胎兒成像技術(shù)、妊娠體驗(yàn)及環(huán)境暴露因素的研究,對(duì)于揭示與發(fā)育軌跡偏移、終身疾病風(fēng)險(xiǎn)及生殖并發(fā)癥相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)前生理機(jī)制至關(guān)重要。鑒于2019冠狀病毒病對(duì)圍產(chǎn)期醫(yī)療保健獲取及社會(huì)支持系統(tǒng)造成的干擾,評(píng)估如何優(yōu)化社會(huì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)結(jié)構(gòu)及制度性因素以促進(jìn)家庭與胎兒福祉顯得尤為迫切。除了現(xiàn)有關(guān)于有害及致畸性產(chǎn)前暴露的研究文獻(xiàn)外,未來(lái)的研究還需探索有益經(jīng)歷如何影響胎兒生理學(xué)及困境中家庭應(yīng)對(duì)機(jī)制的途徑。繪制胎兒能力發(fā)展的進(jìn)程,應(yīng)得到與監(jiān)測(cè)孕期胎兒身體生長(zhǎng)里程碑同等的重視。通過(guò)聯(lián)結(jié)嬰兒的可觀察行為與胎兒時(shí)期的模糊行為模式,我們旨在激發(fā)公眾的好奇心,并促進(jìn)父母與發(fā)育中嬰兒之間更加緊密的聯(lián)結(jié)。

參考文獻(xiàn):Trajectories of brain and behaviour development in the womb, at birth and through infancy.

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網(wǎng)址: nature human behaviour:從子宮內(nèi)、出生時(shí)到嬰兒期的大腦和行為發(fā)育軌跡 http://www.gysdgmq.cn/newsview1377095.html

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