Мозг плода

 

В III триместре беременности происходит дальнейшее формирование головного мозга плода, процессы созревания и дифференцировки нейронов.

Процессы созревания нейронов и миелинизации нервных волокон происходят в тех отделах, которые необходимы новорожденному в первую очередь. Созревание структур мозга начинается от мозгового ствола к среднему мозгу и далее к полушариям большого мозга. К 37 нед внутриутробного развития миелинизация полностью завершена в спинном мозге, мозговом стволе и среднем мозге. Плод к концу внутриутробной жизни представляет собой «стволовое существо», не имеющее произвольных движений, почти лишенное кортикальных влияний [Барашнев Ю. И., 2001], хотя в ближайшие месяцы после рождения он способен очень многому научится.

Разные типы нейронов отличаются друг от друга специализацией и продуцируют макромолекулы (нейроспецифические белки), назначение которых заключается в установлении контактов конкретного нейрона с другими нейронами и передаче информации. Формируется сложная и многофункциональная ЦНС, позволяющая ребенку сразу после рождения ощущать тактильные прикосновения, тепло и холод, запах, вкус, свет, звук, а также адаптироваться к совершенно иному типу питания.

На полушариях большого мозга появляется все больше извилин и борозд. Недифференцированные нейроны превращаются в более зрелые. Усложняется структурная организация цитоплазмы, увеличивается количество внутриклеточных органелл, повышается синтез нейроспецифических белков мозга, которые являются сильными антигенами.

При повышении проницаемости ГЭБ плода нейроспецифические белки мозга плода могут проникнуть через плацентарный барьер в материнский кровоток. В связи с тем что не существует толерантности к мозговым белкам, у матери возникают иммунологические реакции образования антиген — антитело, активизация белков комплемента и фиксация ИК на эндотелии артериол и капилляров, мембран тромбоцитов и эритроцитов, что вызывает острый эндотелиоз. Не с этим ли связано развитие такого не редкого и тяжелого осложнения беременности, каким является поздний гестоз?

Образование синаптических контактов приводит к усложнению морфологической дифференцировки коры большого мозга. Отмечается прогрессивное разрежение глубоких слоев, четко отграничиваются слои и цитоархитектонические поля в коре большого мозга. Происходит яркая гетерохромия развития отдельных цитоархитектонических полей, что проявляется различными темпами стратификации, обособления отдельных слоев и неравномерным увеличением ширины поперечника коры.

По данным лаборатории цитоархитектоники Института мозга, масса мозга у плода в 18 нед равна 67 г, у плода в 24 нед — 127 г, в 32 нед — 170 г. В дальнейшем продолжается более быстрое развитие мозга плода и в 40 нед масса мозга плода составляет 382 г.

Анализ динамики массы мозга плода в различные периоды пренатального онтогенеза показал, что масса мозга от 22 нед беременности до родов (40 нед) увеличивается в 5 раз, хотя, конечно, следует учитывать индивидуальные особенности развития плода.

Увеличивается поверхность коры большого мозга: поверхность верхней теменной коры с 24 нед гестации до момента рождения увеличивается в 3 раза, поверхность затылочной коры за этот срок возрастает в 6 раз. Поверхность лобной области к 40 нед беременности в левом полушарии равна 2772 мм², в правом — 2630 мм², что составляет 13% лобной области мозга взрослого человека. Такая же закономерность отмечается и в отношении ширины коры лимбической области и гиппокампа.

Интегративные функции коры большого мозга обеспечивают участие ЦНС плода в адаптационно-приспособительных реакциях и обеспечивают динамическое взаимодействие различных корковых и подкорково-стволовых систем плода.

Здоровый доношенный плод, развившийся из зиготы с хорошей генетической программой своих родителей, может без существенных потерь перенести непродолжительную (не более 5 мин) асфиксию, извлечение из родовых путей матери с помощью акушерских щипцов, а также родостимуляцию.

Запоздалое (нарушенное) развитие мозга в III триместре беременности может резко ослабить защитно-приспособительные возможности плода, его антистрессовую устойчивость к осложненному акту родов, что в дальнейшем может привести к умственной отсталости ребенка или к возникновению таких состояний, когда мозг плода не способен перенести повышенные нагрузки.

В III триместре внутриутробного развития плода у него увеличиваются размеры поверхности коры височной доли, где находятся зрительные и слуховые анализаторы. Сразу после рождения эти анализаторы позволяют новорожденному воспринимать зрительные и звуковые сигналы.

Многие структуры мозга задолго до рождения уже подготовлены к деятельности. Раньше считали, что новорожденный ребенок не способен ощущать вкус, запах, а зрительные и слуховые возможности у него очень слабые. В настоящее время не возникают сомнения относительно того, что новорожденный четко дифференцирует вкусовые ощущения и имеет те или иные пристрастия.

Нейрофизиологи обнаружили, что у доношенного новорожденного ребенка имеются реакции, направленные на стабилизацию температуры тела, стимуляцию приятных ощущений и уклонение от опасности. Но, главное, новорожденный обладает свойством познания, запоминания. Поэтому тактильный контакт с матерью, ласка, хороший уход способствуют ускоренному созреванию высших структур мозга. Возможность новорожденного дышать самостоятельно, адаптироваться сразу после рождения к другому типу питания обеспечена внутриутробным развитием.

Следует подчеркнуть, что новорожденный сам еще ничего не умеет, но его мозг готов воспринимать многое, с чем он сталкивается в первые годы жизни. Если период обучения в детском возрасте пропущен, ребенок восстановить его не сможет.

Несмотря на относительно большую массу головного мозга, к сроку родов он сохраняет морфологическую и функциональную незрелость. Наиболее незрелой является кора полушарий большого мозга. И в этой незрелости ЦНС заложена глубокая биологическая целесообразность наименьшего возможного повреждения в процессе сотен циклов маточных сокращений в родах, когда плод подвергается механическому воздействию, и в период его прохождения через узкие родовые пути матери, в том числе через замкнутое костное кольцо малого таза.

В онтогенезе опережающими темпами происходят формирование и миелинизация филогенетически более старых путей спинного и головного мозга. Более молодые в филогенетическом отношении структуры формируются и миелинизируются позже.

Спинной мозг развивается параллельно с головным мозгом. Созревание мотонейронов, ин-нервирующих скелетные мышцы, происходит раньше нейронов мозжечка и коры полушарий большого мозга.

В III триместре беременности спинной мозг плода представляет собой анатомически и морфологически вполне дифференцированную структуру, которая обеспечивает необходимые движения плода, в том числе рефлекторные движения новорожденного.

Основная масса проводящих путей спинного мозга сформирована к 37 нед беременности, однако процесс миелинизации спинного мозга не завершен. В частности, не миелинизированы еще пирамидные пути, обеспечивающие реализацию жизненно важных рефлексов (акт сосания, хватательный рефлекс), миелинизация их заканчивается к 37 нед гестации.

В качестве общей закономерности следует отметить, что формирование структур спинного мозга и их дифференциация происходят раньше, чем вышележащих отделов нервной системы, что находится в полном соответствии с более ранним становлением спинномозговых рефлекторных механизмов.

Очень многие факторы, оказывающие воздействие на развивающийся мозг плода, приводят к задержке его созревания.

В последнее десятилетие уменьшилась доля детей, рожденных абсолютно здоровыми, а число больных с периода новорожденное™ увеличилось в несколько раз [Баранов А. А., Щеплягина Л. А., 2000]. Особую роль в это вносят пограничные состояния, которые постепенно переходят в патологию. И в первую очередь это касается нервно-психических отклонений в развитии ребенка. Выявлено, что лишь 30—35% детей полностью готовы к систематическому обучению в школе, 9% не готовы совсем, а 56% готовы условно и требуют дополнительных или специальных методов обучения.

Анализ поведения детей в возрасте от 1,5 до 4 лет показал, что лишь 18,2% из них способны адаптироваться к коллективу, для 6% детей пребывание вне семьи является затруднительным, остальные 75,8% требуют специальных условий для адаптации к школьной программе [Печера К. Л., 1999]. Но главное — отклонения у детей, которые обучаются в обычной школе, интерпретируются не как повреждение мозговой ткани, а как проявление незрелости головного мозга [Баранов Ю. И. и др., 1995; Агеева В. А. и др., 1998; Безруких М. М. и др., 1999].

Главными факторами, влияющими на развитие и созревание мозга, являются гипоксия плода как следствие плацентарной недостаточности, позднего гестоза и заболеваний матери, наличие у беременных вредных привычек (алкоголь, курение), внутриутробное инфицирование, а также родовая травма.

Стоит еще раз подчеркнуть, что причиной возникновения большинства заболеваний, возникающих у человека, своими истоками уходят в эмбриогенез и перинатальный период развития плода.

У плода регистрируются биопотенциалы мозга, которые можно зафиксировать с помощью ЭЭГ через неповрежденные кожные покровы с 22-недельного срока внутриутробного развития.

По данным ряда авторов, основное влияние на суммарные показатели ЭЭГ оказывают первоначально нейроны 1—4-го слоев коры большого мозга. Непрерывная ритмическая активность обусловлена циркуляцией возбуждения по замкнутым цепям нейронов. В онтогенезе этот процесс запускается с 22 нед развития и далее формируется ритмическая активность мозга, характерная для циклов сна и бодрствования. Первичным генератором всех видов ритмической активности коры большого мозга является стволовая ретикулярная формация и нейроны таламуса [Andersen R., Andersen S., 1968].

Далее в более поздние сроки развития (28 нед и позже) активирующая система мозгового ствола находится под регулирующим влиянием коры большого мозга. В ней формируются генераторы энергетической активности мозга, которые распространяют электрические потенциалы в другие отделы (теменную, затылочную доли).

Переломным моментом в формировании биоэнергетической активности головного мозга плода является 8-месячный (32—34 нед) возраст внутриутробной жизни. С этого момента начинает регистрироваться непрерывная и одинаковая в обоих полушариях электрическая активность, которая отличается наибольшей частотой колебаний, сходная с таковой у родившихся в срок новорожденных. В течение первого года постнатальной жизни наблюдается нарастание частоты и стабилизация основного ритма электрической активности. Лобные (фронтальные) отделы коры большого мозга становятся ведущими в кортико-кортикальных взаимосвязях.

Динамика реакции активации в процессе пренатального онтогенеза указывает на усиление влияния коры на нижележащие отделы мозга, а также усиление тормозящего влияния структур ретикулярной формации мозгового ствола на структуры промежуточного мозга.

Исходами перенесенной внутриутробной гипоксии являются нарушения физического и нервно-психического развития ребенка от минимальных мозговых дисфункций до грубых двигательных и интеллектуальных расстройств, включая детский церебральный паралич.

В основе гипоксических повреждений мозга лежат снижение объемного кровотока, ишемия, отек и гибель нейронов, разрушение нейрональных связей (синаптических контактов), дистрофические изменения тканей головного и спинного мозга, а также кровоизлияния, различные по локализации, объему и характеру.

Первая реакция на гипоксию происходит на биохимическом уровне [Medoff-Gooper В. et al., 1991], когда под влиянием снижения объемного кровотока мозга происходит повреждение митохондрий, ферментов дыхательной цепи.

Как показали результаты электронно-микроскопического исследования, гипоксия вызывает дистрофические изменения в нейронах и нарушение метаболического воспроизведения энергии, в результате чего возникают дефицит АТФ, расстройство транспортировки ионов. Клетки теряют ионы калия, вместо которого в клетку входят ионы натрия, увлекая за собой молекулы воды. Возникает отек. Ослабление активности кальциевого насоса вызывает избыточное накопление в клетках ЦНС ионов кальция, повышение активности протеаз, протеинкиназы С. Продукты нарушенного метаболизма оказывают разрушающее воздействие на компоненты клеток, что в конечном итоге приводит к их гибели [Барашнев Ю. И., 1999].

В течение многих лет господствовало представление о том, что недостаток кислорода является основным фактором повреждения и деструкции клеток. Однако было доказано, что повреждающим фактором также служит ацидоз, накопление цитотоксичных аминокислот и производных свободных радикалов. Ацидоз является неизбежным спутником кислородной недостаточности. Нарастающий анаэробный гликолиз приводит к накоплению молочной кислоты.

Накопление в мозге таких аминокислот, как у-аминомасляная, глутамат, аспартат, таурин, фосфоэтаноламин и этаноламин, препятствует передаче нервных импульсов. Свободные радикалы, которые накапливаются при гипоксии, являются чрезвычайно реактивными и разрушают мембранные структуры.

Нарушаются электрические функции нейронов, синаптическая проводимость, синтез адреналина и норадреналина. Мембраны нейронов теряют способность поддерживать электрическую активность. Наступает кризис клеточной биоэлектрической активности [Richardson В. S., 1996].

В первую очередь снижается биоэлектрическая активность коры большого мозга плода. В постгипоксическом периоде биоэлектрическая активность мозга восстанавливается неодинаково: раньше в подкорковых структурах, позже — в коре. Высокая выживаемость новорожденных даже при очень тяжелых деструктивных разрушениях мозга объясняется механизмами его самозащиты. Благодаря ауторегуляции мозгового кровотока сохраняются в первую очередь наиболее жизненно важные структуры мозга. Кроме того, не погибшие нейроны сохраняют способность к дальнейшему, хотя и замедленному развитию. Мозг новорожденного отличается большей нейропластичностью, чем мозг взрослого человека.

ЦНС плода (новорожденного) обладает возможностями восстановления за счет образования миллионов синаптических связей и формирования тысяч функциональных комплексов. Однако может сохраняться агрегат гиперактивных нейронов, который в дальнейшем служит источником неконтролируемого потока патологических импульсов (генератор чрезмерного возбуждения и повышенной реактивности).

Нейрофизиологи расценивают пластичность нервной системы новорожденного как слепую силу, так как пластические процессы закрепляют не только биологически полезные, но и патологические связи. В дальнейшем это может сформировать патологическую личность человека. Поэтому основной задачей акушерской службы является предупреждение и своевременное устранение гипоксических состояний плода и новорожденного.

Интересно подчеркнуть, что объемный кровоток мозга плода и новорожденного такой же, как у взрослого человека — 50—55 мл/мин на 100 г мозга.

При прогрессировании гипоксии объемный кровоток снижается до 35 мл/мин на 100 г мозга, что вызывает вышеперечисленные гипоксические и ацидотические сдвиги. Снижение объемного кровотока до 20 мл/мин на 100 г мозга вызывает необратимые изменения новой коры и смерть плода (новорожденного). Разные структуры головного мозга обладают различной переносимостью кислородного голодания. Наибольшей чувствительностью к гипоксии обладает кора большого мозга и продолговатый мозг, наименьшей — белое вещество мозга.

В заключение этого раздела необходимо подчеркнуть, что развитие мозга человека в онтогенетическом внутриутробном периоде характеризуется образованием и формированием основ индивидуальной личности, а также различных патологических состояний, нервно-психических заболеваний, аномального поведения, проявляющихся после рождения в различные возрастные периоды.