Пренатальная память , также называемая фетальной памятью , важна для развития памяти у людей. Многие факторы могут нарушить фетальную память и ее функции, в первую очередь действия матери. Существует множество методов, доступных не только для демонстрации существования фетальной памяти, но и для ее измерения. Фетальная память настолько уязвима для определенных заболеваний, что воздействие может нанести необратимый ущерб развитию плода и даже прервать беременность путем аборта плода . Материнское питание и отказ от наркотиков, алкоголя и других веществ в течение всех девяти месяцев беременности (особенно в критический период, когда развивается нервная система ) важны для развития плода и его систем памяти. Использование определенных веществ может повлечь за собой долгосрочные постоянные последствия для плода, которые могут продолжаться на протяжении всей его жизни.
Существуют некоторые доказательства того, что фетальная память может начаться во втором триместре после зачатия . [ требуется ссылка ] Существенные доказательства фетальной памяти были обнаружены примерно через 30 недель после зачатия. [1] Фетальная память важна для родительского узнавания и способствует связи между ребенком и родителями. Одним из наиболее важных типов памяти является тот, который хранит информацию, способствующую материнской связи между младенцем и матерью. Эта форма памяти важна для типа развития, известного как привязанность . [2] Таким образом, фетальная память имеет решающее значение для выживания плода как пренатально (в утробе матери), так и после рождения в качестве младенца.
Центральная нервная система (ЦНС) и память у плода развиваются из эктодермы после оплодотворения посредством процесса, называемого нейруляцией . Эктодерма — это самый внешний слой эмбриона . Это происходит к концу третьей недели беременности (период времени, когда эмбрион вынашивается в матке женщины) и заканчивается началом развития нервной трубки , важной структуры, имеющей решающее значение для развития центральной нервной системы. Некоторые данные свидетельствуют о том, что память на самом деле отвечает за осуществление развития ЦНС во время нейруляции. Однако по этому вопросу необходимо провести гораздо больше исследований. Память плода и развитие мозга могут быть нарушены рядом материнских последствий. Краснуха, внутриутробная гипоксия и гипотиреоз — вот некоторые из наиболее изученных примеров. Алкоголь и другие вещества, такие как сильные наркотики, также могут влиять на этот процесс. [ необходима цитата ]
После завершения нейруляции и возникновения нервной системы фетальная память становится ответственной за множество задач. Одной из ее основных функций на этом этапе является контроль дыхания плода. Также была отмечена ее способность контролировать движение глаз и координацию в течение всех девяти месяцев развития. Есть доказательства того, что они практикуются в утробе матери и выполняются аналогичным образом после рождения. Изучение языка младенцем также требует фетальной памяти. Теперь известно, что голос матери отчетливо слышен изнутри матки и что плод может различать звуки речи, особенно фонемы ( отдельный сегмент звука) в речи. Это очевидно у младенца при рождении, показывающего множество признаков раннего понимания языка. Также было показано, что младенцы предпочитают родной язык своей матери после того, как подверглись воздействию этого языка в утробе матери. Существуют также доказательства того, что младенец при рождении предпочитает запах своей матери, поскольку запомнил ее запах, будучи плодом. Память имеет решающее значение для процесса распознавания, который происходит между матерью и младенцем через грудное вскармливание . Грудное молоко содержит содержимое, узнаваемое младенцем, которому он подвергался через амниотическую жидкость (жидкость, которая окружает плод и отвечает за его питание в утробе матери) на стадии плода. Поскольку ребенок так зависит от матери, материнское питание также играет большую роль в развитии здорового функционирования мозга младенца; включая функцию памяти, без которой младенец не может жить. Таким образом, фетальная память имеет решающее значение для выживания и здорового развития младенца до и после рождения. Многие из этих функций измеряются с помощью таких методов, как классическое обусловливание , привыкание и обучение экспозиции, которые являются наиболее популярными. [2]
Считается, что для исследования фетального обучения и памяти используются три парадигмы: классическое обусловливание , привыкание и экспозиционное обучение. [3]
Классическое обусловливание описывается как сочетание условного стимула (УС) (например, вибрации) с безусловным стимулом (УС) (например, громким шумом) для вызова условной реакции (УР) (возбуждения). В этом сочетании вибрация будет представлена сразу же после громкого шума. Первоначально предъявление громкого шума (УС) вызовет безусловную реакцию (УР) (естественное возбуждение) без предварительного классического обусловливания. Однако непрерывное сопряжение громкого шума (УС) с вибрацией (УС) преобразует безусловную реакцию (УР) в (УР), поскольку плод узнает, что за предъявлением вибрации последует громкий шум. В конечном итоге плод будет реагировать на вибрацию (УС), не подвергаясь воздействию громкого шума (УС); это происходит, когда происходит обусловливание. Обусловливание было продемонстрировано всего лишь в 12-15 сочетаниях вибрации (УС) с громким шумом (УС) у плодов уже на 32 неделе беременности. [3] Другое исследование подтвердило эти результаты. [2]
Плодам между 32 и 39 неделями беременности предъявляли чистый тон (CS), который сочетался с виброакустическим стимулом (US). Виброакустический стимул — это низкая басовая частота звука, которая ощущается плодом как механическая вибрация. [4] После 10-20 пар примерно 50% плодов показали успешное обусловливание, независимо от возраста или пола плода. Предполагается, что плохо подготовленная экспериментальная установка, неточные или ненадлежащие меры реагирования и неподходящие стимулы могут способствовать неудачному обусловливанию, в отличие от отсутствия памяти плода. [2] Причины, по которым некоторые плоды демонстрируют обусловливание, а другие — нет, остаются неопределенными.
Вторая парадигма, привыкание, является одним из наиболее успешных способов исследования памяти плода. Привыкание было продемонстрировано у плодов уже на 22 неделе и соответствует началу слуховых способностей плода. [5] [6] [7] [8] При привыкании использовались как слуховая, так и виброакустическая стимуляция. Виброакустическая стимуляция — это метод, включающий повторяющуюся стимуляцию плода путем применения виброакустического стимула (через заданные интервалы) к животу матери. Движение и реакция плода в ответ на стимул регистрируются с помощью ультразвуковой технологии. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто привыкание, определяемое как отсутствие реакции плода на стимул. Испытания стимуляции продолжаются в неонатальный период (первые 28 дней после рождения) путем предъявления того же слухового стимула, чтобы проверить, есть ли у плода память о событиях стимуляции. В неонатальных исследованиях в качестве сравнения используется научная контрольная группа младенцев в неонатальном периоде, которые не подвергались воздействию стимула в период внутриутробного развития .
Результаты другого недавнего исследования показывают, что плоды способны формировать как краткосрочную, так и долгосрочную память. [9] Этот вывод был сделан на основании того факта, что скорость привыкания (количество стимулов, необходимых для привыкания) была выше у младенцев на неонатальной стадии, которые ранее не подвергались фетальной стимуляции, по сравнению с теми, кто ее подвергал: таким образом, демонстрируется, что память о стимуле на фетальной стадии переносится на неонатальную стадию.
Последним экспериментальным методом, используемым для исследования обучения и памяти плода, является экспозиционное обучение. Этот метод позволяет экспериментатору в значительной степени контролировать представление стимула и последующее тестирование. [2] Экспозиционное обучение — это процесс предъявления плоду стимула, например, телевизионной музыкальной темы, неоднократно, пока он находится в утробе матери, а затем тестирование распознавания (изучения) этой мелодии после рождения. Был проведен один эксперимент, в котором плоду звучала телевизионная музыкальная тема из шоу « Соседи », пока он находился в утробе матери. [10] В первом условии эксперимента новорожденным в возрасте 2–4 дней, которым звучала мелодия, находясь в утробе матери, демонстрировалась мелодия после рождения. Услышав мелодию, эти новорожденные показали физиологические изменения, такие как снижение частоты сердечных сокращений. Это наблюдаемое изменение не произошло с незнакомыми мелодиями или с новорожденными, которые не слушали мелодию в утробе матери; поэтому мелодию нужно было выучить в утробе матери. Распознавание мелодии было сильным в течение 2–4 дней после рождения, однако оно снижалось после 21 дня без повторного воздействия. [10]
Второй эксперимент по обучению экспозиции с использованием телевизионной музыкальной темы был проведен для определения того, когда обучение и память могут впервые возникнуть в утробе матери . Было установлено, что к 30–37 неделям беременности плоды, ранее подвергавшиеся воздействию музыкальной темы, были более активны при предъявлении мелодии, чем те, у кого не было предыдущего опыта с этой мелодией. Это показывает, что распознавание стимула начинается не ранее 30 недель беременности. [11]
В целом, исследования показывают, что существует способность к обучению и памяти плода, и посредством классического обусловливания, привыкания и обучения под воздействием эта память может быть измерена. Важно отметить, что определенные периоды в развитии плода допускают различные способности к обучению и памяти, которые следует учитывать при определении наличия памяти плода. Слуховые стимулы, представленные в утробе матери, могут быть сохранены и распознаны (выучены) в течение нескольких дней после рождения, и что обучение специфично для знакомых слуховых стимулов. [12] [13] Измерение обучения и памяти плода обсуждалось только с точки зрения здоровой беременности; однако многие факторы, такие как болезни, влияют на эти тонкие процессы.
Многие исследования и литература показали, что эндокринные , неврологические и большинство других заболеваний, которые переносит мать или отец, могут оказывать неблагоприятное воздействие на развитие плода. [14] Большинство исследований, посвященных развитию мозга плода и, следовательно, его памяти после рождения, были сосредоточены на одном состоянии или состоянии и двух основных заболеваниях: внутриутробной гипоксии, гипотиреозе и краснухе.
Внутриутробная гипоксия — это состояние, вызванное недостаточным уровнем кислорода, достигающим плода во время беременности, что оказывает пагубное воздействие на развитие его центральной нервной системы (ЦНС). [15] [ самостоятельно опубликованный источник? ] Во многих случаях внутриутробная гипоксия приводит к смерти плода. Общеизвестно, что ЦНС жизненно важна для коммуникации и передачи ответных сигналов между мозгом и всеми частями тела в организме. Из-за дисфункции в этой системе затрудняются такие вещи, как когнитивные функции и способность внимания, что приводит к плохой способности декодировать или кодировать информацию и формировать воспоминания. [16] Также было обнаружено, что более низкие уровни кислорода, достигающие развивающегося плода, могут, по сути, уменьшить количество серого вещества, вырабатываемого в его мозге [17] и увеличить количество бороздчатой (относится к борозде: трещина на поверхности мозга) спинномозговой жидкости (СМЖ); что важно в лобной доле и височной доле , которые являются критическими центрами памяти. [18] Последний пункт, касающийся бороздчатой СМЖ, был связан с шизофренией (психическим расстройством, влияющим на мыслительные процессы). Серое вещество является крупным компонентом ЦНС и связано с: контролем мышц, сенсорным восприятием, памятью, эмоциями и речью; пожалуйста, перейдите по этой ссылке для получения дополнительной информации о различных структурах мозга и их влиянии на функции человека. [19]
Гипотиреоз — это заболевание, которое может иметь серьезные неблагоприятные последствия для развития мозга у плода. Эти проблемы часто вызваны «передачей» от матери или внешним нейротоксином, вызывающим нарушение когнитивных способностей и, в крайних случаях, умственную отсталость . [20]
Гипотиреоз обычно вызывается дефицитом йода , который приводит к недостаточной выработке гормонов щитовидной железы или к недоразвитой щитовидной железе с аналогичными эффектами. [15] Выделение гормонов щитовидной железы регулируется стимулирующим гормоном, называемым тиреотропином (ТТГ), у нормально функционирующего человека. В ненормальных случаях, когда наблюдается пониженный уровень гормона щитовидной железы, уровень ТТГ повышается для компенсации, поэтому врачи и медицинские исследователи могут измерять уровень ТТГ для прогнозирования гипотиреоза. [21] Если интересно, хорошее объяснение этого процесса и последствий ненормального уровня ТТГ можно найти по этой ссылке. [22] Пониженный уровень гормонов щитовидной железы имеет множество физических и когнитивных последствий для плода после его полного развития. По этическим причинам большинство исследований проводилось на крысах и других млекопитающих. Однако в мозге крыс с гипотиреозом были обнаружены многочисленные пороки развития: уменьшение миелина нейронов в ЦНС, дефицит нейронов в коре головного мозга , зрительной коре и слуховой коре , гиппокампе и мозжечке , которые связаны с общим обучением и приобретением двигательных навыков . [23]
Краснуха , синоним немецкой кори, является заболеванием, вызываемым вирусом с тем же названием, и является очень заразным. С ней часто борются с помощью профилактических мер, как правило, посредством вакцинации . Для детей и взрослых она может быть преодолена довольно легко после вакцинации, однако, если плод подвергается воздействию вируса, особенно в течение первого триместра (первые три месяца беременности), могут возникнуть серьезные последствия. [24]
Питание плода имеет последствия как для краткосрочного, так и для долгосрочного развития мозга. По этическим причинам исследования, которые могут привести к снижению физической активности или краткосрочному/долгосрочному ущербу, обычно проводятся на животных, прежде чем их можно будет считать безопасными для испытаний на людях.
В развитии мозга грызунов есть два момента, в течение которых лечение холином , нейромедиатором, приводит к пожизненному улучшению пространственной памяти.
Первая точка приходится на 12–17 день развития эмбриона, а вторая — на 16–30 день после рождения крысы. Крысята, рожденные от матерей, которых кормили пищей с недостатком холина в течение этих двух периодов беременности, имеют более слабую функцию памяти, чем крысята от матерей, получавших холин. Холин, введенный в эти критические периоды, вызывает значительное улучшение производительности памяти, когда крысы обучаются в лабиринте. Даже у старых крыс эти изменения памяти сохраняются и могут быть использованы для легкого определения того, какие крысы произошли от матерей, получавших достаточно холина. Добавки с холином, по-видимому, снижают скорость ухудшения памяти с возрастом. Холин до беременности также связан с изменениями в рождении, смерти и миграции клеток в гиппокампе во время развития крысят в утробе матери. Холин также связан с различным расположением и формой нейронов, участвующих в хранении памяти в мозге. [25]
В другом исследовании с использованием крыс было обнаружено, что размер гиппокампа (центральная область в функционировании памяти) был затронут белковой недостаточностью. Более конкретно, только область гиппокампа CA1, по-видимому, продемонстрировала значительное уменьшение размера. Подраздел гиппокампа CA1 был на 20% меньше у потомства от матерей, которые питались дефицитом белка во время беременности. Поскольку область гиппокампа, затронутая белковой недостаточностью, настолько специфична, глобальная функция гиппокампа не нарушается, а скорее нарушается только функция, которая, по-видимому, связана с CA1. Было обнаружено, что крысы с дефицитом объема CA1 плохо справляются с задачами, требующими поведенческого торможения и точного времени ответа. [26]
Поскольку оба эти исследования проводились только на крысах, пока неизвестно наверняка, будут ли наблюдаться те же эффекты холина у людей. Необходимы дальнейшие исследования в этой области. [ необходима цитата ]
Подобно питанию, наркотики, потребляемые матерью во время беременности, могут повлиять на развитие мозга ее плода. Было проведено много исследований, посвященных разрушительным эффектам пренатального употребления наркотиков и тому, как именно это употребление ухудшает будущую память ребенка. Исследования были сосредоточены на различных рекреационных наркотиках, в первую очередь на алкоголе , кокаине , героине и метамфетамине .
Большинство лекарств оцениваются Управлением по контролю за продуктами и лекарствами по категории беременности , которая является правительственной оценкой рисков для плода, которые несет употребление наркотиков матерью. Уровни категорий беременности (от наименее до наиболее опасного) — A, B, C, D и X, и описываются следующим образом: [27]
Алкоголь является наиболее широко используемым из этих наркотиков, и по этой причине большинство исследований по пренатальному употреблению наркотиков были сосредоточены на нем. Исследования показывают, что пренатальное воздействие алкоголя может иметь множество негативных последствий и в значительной степени связано с проблемами памяти, проблемами внимания и снижением когнитивных функций (ментальных процессов, связанных с памятью, восприятием, мышлением и т. д.) у потомства в более позднем возрасте. Кроме того, это может привести к развитию связанных с алкоголем проблем в более поздние годы, таких как алкогольная зависимость.
В одном исследовании сравнивались данные об употреблении алкоголя матерью во время беременности (употребление алкоголя беременной матерью) с наблюдениями, собранными о потомстве через много лет после рождения. [28] Уровни употребления алкоголя матерью в середине беременности измерялись с помощью самоотчетных показателей (анкета). В этом продольном исследовании (исследование, которое измеряет изменения участников с течением времени с помощью повторных измерений) потомство также сообщало о своих привычках употребления алкоголя в возрасте 21 года и заполняло шкалу алкогольной зависимости (анкета с самоотчетом). [29] Результаты показали, что существует значительная корреляция между пренатальным воздействием алкоголя и наличием опасных проблем с алкоголем в возрасте 21 года. Эпизодическое употребление алкоголя (несколько напитков во время случаев употребления алкоголя) матерью значительно увеличивало последующие показатели алкогольной зависимости у их детей.
Одним из пунктов шкалы алкогольной зависимости, наиболее положительно связанных с их пренатальным воздействием алкоголя, является «потеря сознания». Потерь сознания — это амнезия , связанная с алкоголем , возникающая, когда долговременная память нарушается во время эпизода употребления алкоголя, что приводит к неспособности вспомнить. Частота потерь сознания у молодых людей во время употребления алкоголя тесно связана с пренатальным воздействием алкоголя; те, кто подвергался воздействию алкоголя в утробе матери, более уязвимы к потере сознания во взрослом возрасте. Пренатальное воздействие алкоголя также может привести к снижению навыков решения проблем и/или дефициту внимания. Дефицит внимания приводит к неспособности сохранять концентрацию на одной задаче в течение длительного времени и склонности к отвлечению внимания. [28]
Другое исследование изучало связь между пренатальным воздействием алкоголя и эффективностью исполнительных функций с помощью ряда тестов. [30] Исполнительные функции представляют собой группу процессов, которые служат для регулирования более базовых функций мозга, таких как память, двигательные навыки и внимание. Пациенты, которые подверглись пренатальному воздействию алкоголя, демонстрируют снижение способности удерживать и обрабатывать информацию в рабочей памяти (система памяти, которая используется для удержания информации в уме при выполнении сложных задач). Те, у кого есть фетальный алкогольный синдром (ФАС) и фетальные алкогольные эффекты (ФАЭ) (дефекты, вызванные употреблением алкоголя матерью во время беременности), имеют плохие навыки решения проблем по сравнению с контрольными участниками (участниками, у которых нет ни ФАС, ни ФАЭ). Тесты памяти, используемые для оценки участников в этом исследовании, включали следующее:
Пренатальное воздействие алкоголя напрямую влияет на способность переключаться между задачами, поддерживать внимание, а также удерживать и обрабатывать информацию в рабочей памяти, несмотря на отвлечение. Таким образом, почти во всех случаях в этом исследовании пациенты с FAS или FAE показали худшие результаты в тестах по сравнению с контрольной группой. Модели показывают, что продольные эффекты памяти пренатального воздействия алкоголя проявляются как напрямую, так и косвенно через более низкий IQ.
Кокаин — это стимулятор , вызывающий привыкание , и хотя нет сопоставимой академической исследовательской базы с алкоголем, есть довольно много исследований, которые показывают неблагоприятные эффекты на производительность памяти после пренатального воздействия. Уровень категории беременности кокаина — C, как описано выше.
Пренатальное воздействие кокаина также было связано со снижением когнитивных функций у детей школьного возраста, включая более низкие баллы в оценках краткосрочной памяти. Кратковременная память - это система памяти, отвечающая за удержание информации в легкодоступном состоянии в течение короткого периода времени. В одном конкретном исследовании изучалось влияние пренатального воздействия кокаина, среди прочих факторов, на когнитивные способности у детей. [31] В этой конкретной оценке тест Стэнфорда-Бине IV , тест IQ, был проведен детям, которые подверглись воздействию кокаина in utero (до рождения), а также контрольной группе детей (не подвергшихся воздействию кокаина in utero). В целом, те дети, которые подверглись воздействию кокаина во время беременности, имели более низкие баллы по шкале краткосрочной памяти, чем дети, не подвергшиеся воздействию, на всех возрастных уровнях, особенно мальчики. Воздействие кокаина также предсказывало более низкие баллы IQ в целом. [32] Воздействие кокаина на пренатальное потомство может вызвать необратимые повреждения и увеличить риски развития. [32]
Обзор 42 последующих исследований детей, подвергшихся воздействию наркотиков в пренатальный период, показывает, что кокаин влияет на области, связанные с проблемами поведения, вниманием, языком и познанием у детей, обследованных в возрасте от 4 до 13 лет. В частности, кратковременная память, зрительная пространственная кратковременная память (кратковременная память для визуальной информации в частности) и рабочая память были негативно затронуты в ряде исследований. [33]
Исследования пренатального воздействия менее обильны для опиатов , таких как героин. Несмотря на это, героину присвоен уровень риска беременности X, самый высокий рейтинг. Одно исследование показало, что дети, подвергшиеся пренатальному воздействию героина, показали худшие результаты по подшкалам памяти шкалы Маккарти . Другими словами, подростки, подвергшиеся пренатальному воздействию героина, показали худшие результаты по общим когнитивным задачам, включая те, которые связаны с памятью. [33]
Метамфетамин — еще один стимулятор, который, как было показано, оказывает негативное воздействие на потомство беременной женщины и считается наркотиком категории C для беременных. В одном исследовании была предпринята попытка определить нейротоксические эффекты (вред нервным клеткам) пренатального воздействия метамфетамина на развитие мозга, а также на когнитивные функции. Дети, подвергшиеся воздействию метамфетамина in utero, показали более низкие результаты по ключевым показателям производительности памяти, включая внимание, вербальную память и долговременную пространственную память. [ необходима цитата ]
Уменьшение размера мозговых структур, связанных с памятью и вниманием, также было отмечено с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), процесса, используемого для получения изображений мозга для наблюдения. [34] Например, у тех, кто подвергался пренатальному воздействию метамфетамина, в среднем был меньший гиппокамп (структура мозга, участвующая во многих вещах, включая память), чем у участников контрольной группы. Это уменьшение размера коррелировало с более слабым устойчивым вниманием (снижением способности концентрироваться на одной задаче в течение определенного периода времени) и задержкой вербальной памяти (воспоминанием о прочитанных или услышанных словах). Вывод из этого исследования заключается в том, что пренатальному воздействию метамфетамина может быть нейротоксичным для развивающегося мозга плода. [35]