简短的研究报告的文章

前面。中国。>。,15 May 2023
体积17 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fnint.2023.1149159

早产加速自发的成熟和视觉皮层的活动

伊莎贝尔·f·Witteveen ^{1 __},

艾米丽本人 ^1、2中,

特洛伊·d·Holsworth ¹,

凯瑟琳z沈 ¹,

温妮常 ³,

外祖母g .娘娘腔的男人³,

埃里森·r·Belkowitz ³,

艾弗里Dougald ³,

梅根·h·普利亚区 ^{2、3 *‡}和

Adema Ribic ^{1、2 *‡}

¹心理学系,艺术与科学学院和研究生院,美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔的弗吉尼亚大学
²项目基本神经科学,美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔的弗吉尼亚大学
³神经学部门,医学院,美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔的弗吉尼亚大学

早产是不良神经认知状况的主要风险之一。早产儿的大脑显示改变结构和电活动,但底层电路机制尚不清楚。为了解决这个问题,我们进行了跨物种研究的电生理活动的视觉皮层的早产婴儿和老鼠。使用脑电图(EEG)在健康早产儿(样品N= 29)和术语(N= 28)婴儿,我们发现非周期脑电图的成熟组件加快早产组,有显著的平1 / f坡相比,婴儿。平坡谱功率下降的结果是θ和α乐队与早产的程度。确定电路和细胞变化可能调解1 / f变化的斜率早产后,我们使用在活的有机体内电生理学在早产鼠和发现,类似于婴儿早产导致一个扁平的1 / f的斜率。我们分析了视觉皮层的神经活动早产(N= 6)和术语(N= 9)小鼠,发现抑制神经元的自发放电。使用免疫组织化学,我们进一步发现加速成熟抑制电路。早产鼠和婴儿,加速大脑皮层的功能成熟,强调出生皮质成熟的一个重要的指标。我们的研究指出,一个潜在的机制,早产分娩休息神经活动的变化,强调跨物种的方法学习的效用的神经回路机制早产相关的神经发育条件。

介绍

早产儿出生< 37周的妊娠占人口十分之一的婴儿,患病率上升。早产风险包括多个妊娠和妊娠并发症,与健康结果呈正相关,随着年龄增长在出生时(布兰考et al ., 2012,2013年;巴菲尔德,2018年)。作为大脑仍然是发展中在出生后的第三个月,早产可以中断大脑中的多个发育进程的轨迹,导致神经系统条件下,发育迟缓,和视觉赤字(Limperopoulos et al ., 2007;曼et al ., 2011;Ortinau和尼尔,2015;梁et al ., 2018)。神经认知和行为条件在早产儿童和成人都很常见,患病率高的注意力障碍和自闭症谱系障碍(Limperopoulos et al ., 2007;Strang-Karlsson et al ., 2010;Jaekel et al ., 2013;Treyvaud et al ., 2013;德尔Hoyo索里亚诺et al ., 2020;易碎的et al ., 2021;麦高文Sheinkopf, 2021;Shuffrey et al ., 2022)。

出生时早产婴儿的大脑明显较小,经常显示持续异常功能连接(潘伟迪et al ., 2014;Bouyssi-Kobar et al ., 2018,2016年;亨特et al ., 2019;Tokariev et al ., 2019)。可怜的神经认知结果,在某些情况下,与降低早产婴儿和儿童的大脑连接(球et al ., 2013;潘伟迪et al ., 2014;Wehrle et al ., 2018;Kozhemiako et al ., 2019;Jakab et al ., 2020)。另一方面,早产儿的感觉皮质显示增加连接相比在子宫内胎儿的胎龄,这表明早产circuit-specific方式改变发展轨迹(De Asis-Cruz et al ., 2020)。鉴于日益流行的早产,识别大脑结构和功能的变化导致早产,以及他们的机制,是至关重要的对于理解司机早产儿不良神经认知状况的人口。

脑电图(EEG)已越来越多地应用在临床预后和诊断(福尔摩斯和从lombrosso, 1993年;渡边et al ., 1999;本人和哈恩,2013;里维拉et al ., 2021)。脑电图的非侵入性,尽可能少40年代的记录足以构建神经活动的基本措施,如神经振荡(周期性)和背景(周期)神经活动(O ' toole Boylan, 2019)。周期和非周期分量的脑电图功率谱进行发展变化,在低频功率谱功率减少乐队和非周期分量压扁的斜率随着年龄的增加(天然气井et al ., 1988;Saby和马歇尔,2012年;Schaworonkow、教,2021年)。组件都被用作诊断和预后的工具在早产人口,不同成功(渡边et al ., 1999;Vanhatalo et al ., 2002;O ' toole Boylan, 2019;劳埃德et al ., 2021;Nishiyori et al ., 2021;Nordvik et al ., 2022;Shuffrey et al ., 2022)。早期产后脑电图与神经认知结果在童年和非周期分量与自闭症有关风险(Cainelli et al ., 2021;Nordvik et al ., 2022;Shuffrey et al ., 2022)。目前未知早产如何影响脑电图组件在健康早产儿出生的婴儿相比,修正的同龄婴儿。

增加使用的动物模型复制的电生理学特征早产相关的脑损伤,如缺氧、在识别细胞和辅助电路改变早产后(El-Hayek et al ., 2011;Zanelli et al ., 2014;伯恩斯et al ., 2019;Johnson et al ., 2022)。早期早产儿和低氧小鼠神经赤字,共同开发和集成受损等皮层中间神经元(马利克et al ., 2013;拉卡耶不能确定et al ., 2019;Stolp et al ., 2019;朔伊尔et al ., 2021)。早产动物模型本身一般不研究,可能由于低可行性(达德利et al ., 1996;Elovitz Mrinalini, 2004;麦卡锡et al ., 2018)。先前的研究已经表明,早产鼠不显示在任务分析类似焦虑和社会行为障碍,或基底海马的突触传递(基et al ., 2019)。然而,视觉处理和视觉空间注意障碍的应用都是口头较多、笔头早产儿童(Fazzi et al ., 2012;梁et al ., 2018;Burstein et al ., 2021;Chokron et al ., 2021),但目前未知早产如何影响活动主视觉区域。动物模型复制早产对神经活动的影响,特别是在感官领域,将识别的关键驱动的贫困人口在早产儿神经发育的结果。

在这项研究中,我们使用了一个跨物种的方法来确定婴儿早产对神经活动的影响和老鼠在网络层面上,然后在一个电路早产出生的小鼠和细胞水平。我们使用在健康早产儿和脑电图在活的有机体内电生理学在早产鼠识别周期和非周期的变化与早产相关的神经活动。我们主要研究视觉皮层有三个原因:(1)解剖特征和功能在人类和小鼠(Huttenlocher et al ., 1982;Norcia et al ., 1987;Antonini et al ., 1999;Colonnese et al ., 2010;平托et al ., 2010;Lunghi et al ., 2011;哈克et al ., 2015;Kiorpes 2016;沈Colonnese, 2016;米切尔和毛雷尔,2022年),(2)先前的研究表明,视觉区域的成熟是加速早产后(Jando et al ., 2012;Schwindt et al ., 2018;De Asis-Cruz et al ., 2020),(3)上述视觉障碍的发生率在早产儿出生的孩子。我们发现非周期1 / f组件斜率明显平在早产儿和老鼠,证实视觉区域的加速成熟。使用早产鼠,我们确定抑制增加早产分娩的早产儿大脑作为一个潜在的机制神经活动的变化。

材料和方法

婴儿

六十八早产儿从弗吉尼亚大学招募新生儿重症监护室(NICU)和75项婴儿从大夏洛茨维尔地区招募完成了静息状态的脑电图范式作为更大的一部分,正在进行的研究。入选标准为早产样本在37周之前出生的妊娠,纠正年龄0 - 4月测试,英语法定监护人,没有已知不能修复的严重的听觉或视觉赤字,被认为足够稳定的健康状况和参与新生儿学护理团队。入选标准术语示例在37周后出生的妊娠,年龄0 - 4月测试,英语法定监护人,没有任何已知的神经发育障碍的家族史,和没有已知不能修复的听觉或视觉赤字。所有数据收集发病的关键时期的发展binocularity(出生后)(福西特et al ., 2005),视觉功能对围产期经验(改变高度敏感弗里曼和Ohzawa, 1992年;福西特et al ., 2005;Jando et al ., 2012)。婴儿的法定监护人提供书面知情同意协议弗吉尼亚大学(UVA)批准的机构审查委员会(HSR210330或HSR19514,首席研究员:普利亚区)。家庭补偿50美元为他们的参与。

脑电图采集和预处理

完整的头皮静息状态脑电(图1一个)期间记录婴儿看护者的手臂休息长达7分钟。数据预处理与自动预处理管道具体验证和证明为非周期信号的计算生成可靠的估计小儿脑电图数据(苹果,普利亚et al ., 2022)。看到补充材料额外的细节。预处理后,29日早产和28项婴儿有足够数据后续分析。看到表1对参与者的人口和围产期的特点。

图1

图1所示。早产人类显示非周期的平坡脑电图组件。(一)脑电图帽蒙太奇。强调顶叶和枕通道进行了分析。(B)早产显著减少休息θ和α乐队的力量。双向方差分析交互:p= 0.039;F(4220)= 2.55;N= 29日早产和28 term-born婴儿。Sidak多个对比测试:θpα< 0.0001,p= 0.022。(C)早产儿有明显平坡日志转换2-25赫兹的力量。线性回归;斜率和r²值表示。数据显示为意味着或意味着±SEM。(D)1 / f坡不是婴儿与postmenstrual年龄相关术语。(E)1 / f斜率值与早产儿postmenstrual年龄显著相关(r²= 0.39,p= 0.01)。*p≤0.05;* * *p≤0.0001。

表1

表1。参与者的人口和围产期的特点。

老鼠

在C57BL / 6小鼠维护背景(杰克逊实验室,巴尔港,我,美国)标准光身子:黑暗周期,食物和水随意。从两性动物出生后第4周期间使用。早产老鼠通过时间产生繁育,配对后的第二天被认为是妊娠期天(GD) 0。一旦怀孕了(> 1.5克的体重增加在GD 10),怀孕的大坝被日常习惯处理程序处理。米非司酮(MFP微孔σ,伯灵顿,妈,美国)溶解在DMSO和150年μg GD 17(皮下注射图2一个;达德利et al ., 1996)。早产的老鼠在GD 18日交付(0.75提前1天根据精确的分娩时间)。早产鼠出生体重明显降低(图2 b由于体温过低),增加死亡率,缺氧,无法哺乳(1 - 3小狗/垃圾)。因此早产儿老鼠的笼子是补充与外部热量和偶尔的氧气,防止体温过低和缺氧。幸存的幼崽否则是可行的,并显示一个追赶生长典型的早产儿(图2 c;Altigani et al ., 1989)。早产老鼠睁开眼睛大大,进一步表明大脑视觉区域加快发展早产后(图2 d)。控制项老鼠从定时获得怀孕大坝注入DMSO只在GD 17。尽可能与婴儿队列,所有老鼠测试在他们四周的产后发展时期代表的双目小鼠成熟的关键时期(王et al ., 2010)。弗吉尼亚大学的动物治疗依照制度动物保健和使用委员会的指导方针。

图2

图2。早产的老鼠显示一个非周期LFP组件的平坡。(一)早产鼠生成通过注入米非司酮(溶解在DMSO)怀孕大坝postconceptional 17天。大坝将幼崽在24 h(提前1天:产后一天/ P 0)。术语控制是由注射怀孕大坝与DMSO postconceptional天17。(B)早产幼崽显示出生体重明显降低(N= 29项和37早产老鼠,t以及,t(64)= 5.63,p< 0.0001)和(C)加速产后增长率(普通双向方差分析,F(1433)= 98.53,p< 0.0001;N= 29项和19]和早产老鼠(D)早熟的眼睛打开(t以及,t(25)= 7.95,p< 0.0001;N= 16项和11个早产鼠)。(E)图表的在活的有机体内电生理学在醒着的老鼠。局部场电位(联赛)收集使用线性硅探测器(Neuronexus)。比例尺:10μV和0.1 s。(F)早产显著影响权力的分布在不同的频段(双向方差分析,F(56)= 2.568,p= 0.048;N= 6早产和10项和老鼠)。(G)早产的老鼠表现出显著的平坡的日志转换2 - 70 Hz的力量。线性回归;斜率和r²值表示。数据显示为意味着或意味着±SEM。*p≤0.05;* *p≤0.001;* * *p≤0.0001。

在活的有机体内电生理学在老鼠身上

V1录音进行清醒的术语(N= 9)和早产(N= 6)雌性和雄性小鼠出生后年龄的第21至28天,使用跑步机和空白屏幕中描述Niell和Stryker (2010)。看到补充材料额外的细节。

免疫组织化学和图像

老鼠的大脑从词和早产(年龄在35 - 40天,N= 3 - 6 /组,显示在文本和图传说)分为40μm、染色,安装在玻璃幻灯片。从4到6部分获得的图像/鼠标(最低20图片/鼠标)。量化进行使用ImageJ减去背景图像。看到补充材料额外的细节。

量化和统计分析

统计分析忽视条件GraphPad Prism 9.0(美国拉霍亚GraphPad Inc .)使用嵌套t以及和一个或双向方差分析因果比较(如文字和数字表示的传说),除非另有规定。光谱分析与Spike2 60年代的数据在500赫兹对婴儿和鼠标数据集。权力是规范化权力在高频段(150 - 250赫兹)。对于婴儿数据,权力58和62赫兹之间排除,消除线路噪声的污染出现在一些样品。功率谱密度值是平均跨渠道的利益(图1一个)。1 / f斜率生成使用线性回归从2到25 Hz婴儿和2 - 70 Hz log-transform后小鼠的频率和力量。报告所有数据均值±SEM,其中N代表的动物数量和婴儿使用,除非另有指示。目标功率样本大小是0.8和0.05 alpha将。

结果

神经认知和视觉的赤字不清楚起源在早产是常见的儿童(施皮尔et al ., 2004;爱德蒙和Foroozan, 2006;温斯坦et al ., 2012;Macintyre-Beon et al ., 2013;埃柏森et al ., 2017;Chokron et al ., 2021在学校),他们通常诊断年龄,从而排除早期干预措施(本·阿莫et al ., 2012;de Kieviet et al ., 2012;Fazzi et al ., 2012)。确定早产如何影响神经活动在电路层面的发展,我们使用了一个跨物种的方法来确定休息活动的属性在一群早产儿和纠正的同龄婴儿,在一群早产鼠和术语。

早产儿和老鼠显示加速成熟休息活动的视觉皮质

我们在婴儿第一次使用脑电图测量静息状态的枕叶和顶叶的活动视觉区域内生活的前4个月。而高功率的早产儿的典型分布在低频和高频低功耗(图1 b, C在θ),权力和α乐队在早产儿显著降低(图1 b;双向方差分析频率×出生交互F(4220)= 2.55,p= 0.039;Sidak多重比较检验的三角洲pθ= 0.43,pα< 0.0001,pβ= 0.02,p= 0.95,γp= 0.99)。

随着视觉功能的成熟在早产儿(早些时候Jando et al ., 2012),然后问视觉皮层的电生理活动会反映这种加速成熟。为了验证这一点,我们计算的斜率非周期脑电图组件1 / f (图1 c)。1 / f被认为反映了大脑的活动背景(Chini et al ., 2022;Gyurkovics et al ., 2022),1 / f斜坡成为婴儿期逐步平(Schaworonkow、教,2021年)。正如之前报道的(Schaworonkow、教,2021年),我们发现的功率谱,早产儿在很大程度上非周期(图1 c)。然而,我们发现早产儿明显平1 / f坡相比,足月婴儿(F(1364)= 137.00,p< 0.0001),尽管早产儿明显年轻postmenstrual年龄(t(55)=−6.66,p< 0.001),相当于实足年龄(t(55)=−0.75,p= 0.455,也看到表1]。1 / f坡不是足月婴儿(与postmenstrual年龄相关的图1 d),与早产组,显著相关性postmenstrual年龄和1 / f斜率值检测(r²= 0.39,p= 0.01;图1 e)。我们发现一个协会(单向方差分析,F(52)= 14.86,p< 0.0001)之间的斜率值和早产的程度,以极出生时(< 28孕周)和(28-32出生时孕周)早产儿最平的1 / f的斜坡。我们没有发现交货模式对1 / f斜率的影响值项或早产组(表1剖腹产和阴道t以及;术语t(26)= 0.19,p= 0.84;早产t(27)= 0.1,p= 0.92),两组和呼吸问题的报道(表1;项,t(26)= 0.57,p= 0.52;早产t(27)= 0.1,p= 0.91)。早产组内,我们进一步发现没有关系1 / f斜率值和早产儿视网膜病(t(27)= 0.3,p= 0.75),或1 / f之间的斜率值和管理产前类固醇(t(27)= 1.5,p= 0.28),两种最常见的并发症在我们群(表1)。这些结果证实视觉区域的加速成熟在早产儿(Jando et al ., 2012;De Asis-Cruz et al ., 2020),出生是一个触发的时机成熟感觉大脑区域(户田拓夫et al ., 2013)。

确认是否电生理活动的视觉区域的小鼠模型在早产儿早产概括更改(图1 c),我们使用在活的有机体内电生理学记录皮层局部场电位(联赛)层2/3的初级视觉皮层(V1)醒着,年轻的术语和早产鼠(图2 e;Ribic et al ., 2019)。出生的时间之间有显著交互和功率谱的能量组成图2 f;双向方差分析,x频段出生交互F(52)= 2.93,p= 0.03)因果测试结果显示显著减少权力的三角洲的乐队(图2 f三角洲,Sidak多重比较测试pθ= 0.001,pα,β和γ= 0.99p> 0.99)。然而,早产老鼠也有一个显著的平1 / f斜率(图2 g;F(1061)= 11.51,p= 0.0007),表明加速成熟的初级视觉皮层和建议的相对保护早产的影响在老鼠和人类的神经活动。

早产的老鼠在视觉皮层显示升高的抑制

第四产后一周代表了一个关键的过渡向visually-driven活动在老鼠身上,反映在增多抑制自发的神经活动增加的抑制性神经传递(Toyoizumi et al ., 2013;沈Colonnese, 2016)。鉴于奉承,“老”1 / f斜率在早产鼠(图2 f, G),我们假设视觉皮层神经元的自发放电率会降低早产鼠反映加速过渡到visually-driven活动。我们隔离发射的所有层的神经元皮层(图3一),估计他们的发射率固定,清醒小鼠的眼睛都集中在一个空白的,灰色的屏幕(图2 e)。我们确实发现了一个显著降低视觉皮层神经元的自发发射速率在早产鼠(图3 b;嵌套的t以及t(9)= 2.42,p= 0.030;239分离神经元5项和6早产鼠)。

图3

图3。早产鼠表现视觉皮层的抑制。(一)上图:原始LFP跟踪;中间:过滤0.7 kHz LFP 7;底部:确认单单位。(B)早产鼠有显著降低在视觉皮层神经元的放电频率的表示一个空白的灰色屏幕。239台的N= 5项和6早产鼠,嵌套t以及,t(9)= 2.428,p= 0.038。数据显示为意味着或意味着±SEM。(C)免疫组织化学检测NeuN(黄色)和GAD65/67(青色),早产鼠的视觉皮层。箭头:假定的抑制性突触。(D)累积频率分布puncta规模的术语,并显示了一个早产鼠老鼠明显转向正确的术语,表示puncta大小所有突触的数量增加。Kolmogorov-Smirnov测试,p< 0.001。最低100 NeuN细胞体/鼠标N= 5早产和6项老鼠。(E)代表最大的大脑部分彩色小清蛋白和量化预测小清蛋白强度。(F)小清蛋白的累积分布强度测量。早产鼠的曲线向右移动装置,展示小清蛋白染色的强度显著增加早产老鼠。N= 477和636从3早产和6项小鼠细胞尸体,分别。Kolmogorov-Smirnov测试,p< 0.001。*p≤0.05;* * *p≤0.0001。

抑制自发发射可以抑制发展中皮层(增加的结果Toyoizumi et al ., 2013;沈Colonnese, 2016;Ribic 2020)。为了测试这个和探针的细胞机制降低早产鼠自发发射,我们量化的表达抑制性突触标记谷氨酸脱羧酶(GAD65/67)使用定量免疫组织化学(65/67Chattopadhyaya et al ., 2007;Carcea et al ., 2014;格古拉et al ., 2014)。GAD65/67检测是点状的标签周围神经元细胞体,符合其定位perisomatic抑制性突触(Chattopadhyaya et al ., 2007)。的数量和大小perisomatic GAD65/67 puncta抑制性神经传递的一个可靠指标的水平(Carcea et al ., 2014)。同意抑制自发活动由于早产视觉皮层,抑制增加的大小perisomatic GAD65/67 puncta显著增加早产鼠(图3汉英;Kolmogorov-Smirnov测试p< 0.0001,D= 0.38),没有改变其密度(= 15.62±0.4,早产puncta / 100μm = 14.98±0.88²soma NeuN +;N= 6和5老鼠)。皮质perisomatic抑制由fast-spiking, Parvalbumin-expressing中间神经元(菲et al ., 2013)。早产相关的脑损伤模型的先前的研究报道小清蛋白的变化分布和密度(中间神经元熊猫et al ., 2018;Stolp et al ., 2019;朔伊尔et al ., 2021),然后问这个神经元人口受到早产的影响。皮层中间神经元代表的高、中、低小清蛋白(PV)表达中间神经元(Donato et al ., 2013),较低的光伏中间神经元是大脑活动中占主导地位的集团成熟的大脑和高PV (Donato et al ., 2013)。同意加速成熟的视觉皮层,早产鼠明显转移分布的PV强度,更高比例的中产和高PV-expressing中间神经元(图3 e, F;Kolmogorov-Smirnov测试D= 0.45,p< 0.0001),没有任何变化的整体密度PV中间神经元(= 22.45±3.53,早产= 23.79±2.56 PV中间神经元的视野,N= 5项和3早产鼠)。总之,这些结果表明加速成熟后的视觉皮层早产并建议在这个过程中核心作用的抑制。

讨论

尽管有广泛的研究,早产的影响在产后早期皮质活动仍不明朗。通过比较的方法,我们研究发现视觉皮层的神经活动的加速成熟早产儿和老鼠由高浓度的抑制。

皮质振荡活动显示了独特的发展模式,减少低频率的相对实力和高频率的增加,随着年龄增长(天然气井et al ., 1988;Tierney et al ., 2013)。这种权力分配可能是负责与年龄相关的压扁的1 / f脑电图斜率(Saby和马歇尔,2012年;Schaworonkow、教,2021年)。以“老”光谱剖面在早产儿和老鼠同意认为过早暴露在子宫外环境加速大脑成熟,至少在主要的感官视觉皮层(等领域Jando et al ., 2012;De Asis-Cruz et al ., 2020)。有趣的是,平1 / f斜率在诊断出患有注意缺陷多动障碍(ADHD)儿童,早产人群的患病率高的一个条件(约翰逊和马洛,2011年;Ostlund et al ., 2021;阿奈特et al ., 2022)。未来的研究可以解决如果平1 / f斜率区分preterm-born儿童和没有多动症。作为主要的感官领域成熟的早于额叶执行和协会区域(盐土et al ., 2020;Sydnor et al ., 2023),未来的研究可以确定感官区域的加速成熟也许皮质成熟的序列,损害大脑额叶区域的功能成熟。这是特别重要的高患病率早产儿童的执行功能和视觉注意力障碍(Arpino et al ., 2010;约翰逊和马洛,2011年;Burstein et al ., 2021)。

Fast-spiking,小清蛋白中间神经元的成熟至关重要皮质电路(盐土et al ., 2020;Ribic 2020)。功能开发经验和敏感的视觉皮层,他们的成熟可以加速或延迟通过视觉输入的操作(Komitova et al ., 2013;你们和苗族,2013;关et al ., 2017)。在协议中,我们的研究结果表明,过早出现视觉输入可以加快成熟皮质小清蛋白中间神经元,将分发给中期和高pv表达中间神经元在早产老鼠。先前的研究缺氧小鼠模型的早产了,缺氧导致减少密度小清蛋白中间神经元,以及减少小清蛋白的信号强度(Komitova et al ., 2013)。不同的结果在我们的研究中可能由于低或没有缺氧小鼠模型,以及不同的早产儿脑损伤是如何建模。早产通常term-born缺氧模型,连续或间歇缺氧暴露在产后开发(van der Kooij设计et al ., 2010;Komitova et al ., 2013;Salmaso et al ., 2014;拉卡耶不能确定et al ., 2019)。虽然缺氧代表一个严重受伤,但并不仅仅概括早产的影响。出生本身是一个环境冲击可以显著影响神经元和突触的发展,加快发展轨迹不同的大脑区域(户田拓夫et al ., 2013;Castillo-Ruiz et al ., 2020)。独自早产的影响感官发展尚不清楚,我们的研究结果强调需要多个动物模型来捕获变化早产相关的脑损伤的程度。

背离我们的发现的另一个潜在原因早产鼠和以前公布的发现interneuronal人口(拉卡耶不能确定et al ., 2019,2021年)在早产婴儿皮层是早产的程度。最脆弱的早产儿出生人口非常早,早期妊娠28周之前,(28-32周的妊娠)。这些也是婴儿显示赤字在皮层中间神经元(Tibrewal et al ., 2018;拉卡耶不能确定et al ., 2019,2021年;Stolp et al ., 2019)。然而,大多数(> 70%)的早产儿出生中等至晚期早产儿(32-37周的妊娠),与变量的健康并发症,包括缺氧脑损伤(Shapiro-Mendoza Lackritz, 2012;Karnati et al ., 2020)。婴儿在我们的研究中反映,中等至晚期早产儿出生的51.7% (表1)。考虑早产老鼠的相对较高的生存能力,以及我们发现最平坦的斜坡极早产儿,出生早一天我们的研究结果表明,老鼠是早产中期到后期的一个模型。然而,作为早期和晚期早产儿不良神经认知状况(Arpino et al ., 2010;本·阿莫et al ., 2012;Karnati et al ., 2020;易碎的et al ., 2021),我们的研究进一步证实出生时机也许单独能充分成熟大脑的轨迹。

Term-born老鼠幼崽出生后的第一周,通常与早产新生儿相比,基于皮层发展里程碑Colonnese et al ., 2010;出身低微的et al ., 2013)。虽然老鼠和人类的发展阶段之间的直接比较困难是由于不同利率的成熟,我们的结果从鼠标样品确认之前发现早产后加速大脑的成熟(户田拓夫et al ., 2013;Castillo-Ruiz et al ., 2020),并提供证据在早产儿(De Asis-Cruz et al ., 2020)。我们的结果进一步突出临床脑电图措施的效用,为未来的纵向研究,探索之间的关系1 / f斜率和人口在早产儿神经发育的结果。我们的研究增加了越来越多的证据表明,出生本身是一个关键的过渡期间大脑发育。未来的研究将探讨这种转变的时机如何影响感官和认知处理,鉴于早产儿风险更高发展神经发育和神经精神障碍(约翰逊和马洛,2011年)。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。

道德声明

涉及人类受试者的研究回顾和批准的弗吉尼亚大学健康科学研究机构审查委员会。书面知情同意参加本研究参与者提供的法定监护人/近亲。这种动物研究回顾和批准的弗吉尼亚大学动物保健和使用委员会。

作者的贡献

基于“增大化现实”技术和MP的构思和设计研究。基于“增大化现实”技术的老鼠获得和分析数据,分析婴儿数据,并与输入从所有作者写的手稿。议员、锰、WC、AB和广告获得婴儿数据。议员婴儿数据分析。新兴市场数据分析婴儿和老鼠。信息战、TH和CS免疫组织化学数据收集和分析。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

本研究支持部分由国家医学转化中心下的美国国立卫生研究院奖数字KL2TR003016 / ULTR003015 AR,国家精神卫生研究所K01MH125173议员,议员和杰斐逊信托基金会。

确认

我们感谢沧海和刘实验室部门的生物学和心理学的慷慨的访问他们的共焦显微镜,Drs。Zanelli和仙童弗吉尼亚大学儿童医院为识别候选参与者在NICU,和参与的家庭参加我们的研究。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

作者免责声明

内容是完全的责任作者,不一定代表美国国立卫生研究院的官方观点。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fnint.2023.1149159/full补充材料

引用

Altigani, M。,Murphy, J. F., Newcombe, R. G., and Gray, O. P. (1989). Catch up growth in preterm infants.Acta Paediatr。Scand。增刊。357年,3-19。doi: 10.1111 / j.1651-2227.1989.tb11270.x