Jednostavno rečeno
Mali mozak brzo raste pred kraj trudnoće, ali ako se dijete rodi ranije, njegov razvoj se nastavlja izvan maternice i u drugačijim uslovima. Novo istraživanje pokazuje da se neke ćelije tada možda ne razvijaju samo sporije nego i drugačije. Te promjene povezane su s veličinom malog mozga i kasnijim poteškoćama u kretanju, govoru i učenju.
Brz rast pred kraj trudnoće
Mali mozak je dio mozga koji se naročito intenzivno mijenja u posljednjem tromjesečju trudnoće. Između 24. i 40. sedmice trudnoće njegova zapremina poraste približno pet puta. U tom periodu umnožavaju se zrnaste nervne ćelije i putuju do svojih mjesta, dok se razvijaju i ogranci Purkinjeovih ćelija. Raspored tih ćelija i veze među njima pomažu u izgradnji moždanih krugova važnih za kretanje i koordinaciju, ali i za jezičke i kognitivne funkcije.
Kada trudnoća traje do predviđenog termina, ovaj razvoj se odvija u maternici. Ako se dijete rodi prije nego što trudnoća završi, mozak nastavlja rasti nakon rođenja, ali u drugačijem okruženju. To okruženje može uključivati jedinicu intenzivne njege za novorođenčad, medicinske okolnosti, različite čulne podražaje i moguće fiziološko opterećenje. To ne znači da su iskustva sve djece u jedinici intenzivne njege ista. Poenta je da se tkivo koje se još razvija tada nalazi u drugačijim okolnostima nego što bi bile one koje bi ga okruživale da se trudnoća nastavila.
Značaj malog mozga ne svodi se samo na upravljanje pokretima. Usklađen razvoj njegovih moždanih krugova učestvuje i u širim funkcijama, što pomaže objasniti zašto neka djeca rođena prije vremena imaju teškoće s ravnotežom i preciznim pokretima ili s usvajanjem jezika i učenjem. Takve poteškoće ne prate uvijek velika i jasno vidljiva oštećenja na snimcima mozga, pa je njihovo objašnjenje predstavljalo izazov za ljekare i istraživače.
Od snimaka mozga do mapa ćelija
Kako bi bolje razumjeli šta se događa, istraživački tim iz National Children's Hospital u Washingtonu i Seattle Children's Hospital objedinio je dvije vrste podataka o ljudima. Istraživači su pratili 176 prijevremeno rođenih beba, koristeći snimanje mozga i procjene njihovog razvoja tokom prvih godina života. Istovremeno su analizirali uzorke tkiva malog mozga uzete nakon smrti 83 bebe, među kojima su bile i prijevremeno rođene bebe i one rođene nakon pune trudnoće.
Kliničko praćenje nije se svodilo samo na mjerenje oblika mozga. Procjene razvoja obavljene su u dobi od 9, 18, 24 i 36 mjeseci. Tako je tim mogao uporediti snimke i pokazatelje veličine malog mozga s dječijim sposobnostima u više uzrasta, umjesto da se oslanja na samo jedno mjerenje u jednom trenutku.
Uzorci tkiva analizirani su metodom prostorne analize ekspresije gena. Ova metoda omogućava da se očita aktivnost gena, a istovremeno sačuva podatak o tome gdje se svaka ćelija nalazi unutar tkiva. Ćelije se, dakle, ne odvajaju od svog položaja. Analiza je bila usmjerena na dvije glavne vrste ćelija: zrnaste ćelije, kojih u mozgu ima veoma mnogo, i Purkinjeove ćelije, koje imaju ključnu ulogu u slanju signala iz kore malog mozga i njenim vezama.
Istraživanje su vodila dva ravnopravna prva autora, Georgios Sanidas i Gabriele Simonte, u saradnji koja je uključivala Center for Neuroscience Research i Sheikh Zayed Institute for Pediatric Surgical Innovation pri National Children's Hospital. Naučni nadzor vodili su Panagiotis Kratimenos i Vittorio Gallo, zajedno s istraživačima iz ustanova koje su učestvovale u radu. Povezivanje podataka o živim bebama s analizom ljudskog tkiva nakon smrti omogućilo je istraživačima da vidljive obrasce razvoja uporede s procesima na nivou ćelija.
Nije riječ samo o sporijem razvoju
Rezultati su pokazali da je prijevremeno rođenje povezano s promijenjenim tokom razvoja malog mozga, a ne samo sa sporijim odvijanjem uobičajenog razvojnog procesa. Istraživači su pronašli pokazatelje da zrenje zrnastih ćelija može ostati nepotpuno, kao i da se strukturno oblikovanje Purkinjeovih ćelija ne odvija na isti način kao u odgovarajućim fazama razvoja. Razlike između ove dvije vrste ćelija upućuju na to da različiti dijelovi sistema ne napreduju istim tempom.
Jednostavnije rečeno, malom mozgu nije samo potrebno više vremena da naraste: nakon prijevremenog rođenja neke ćelije mogu se razvijati u drugačijem biološkom stanju. Zato dvoje djece iste dobi, računajući od rođenja, ili u istoj dobi prilagođenoj trajanju trudnoće, ne moraju imati isti obrazac sazrijevanja. Na njega mogu uticati okolnosti s početka života. Istraživanje opisuje ovaj obrazac kao pomak u vremenu biološkog sazrijevanja, a ne kao puko kašnjenje koje bi se moglo objasniti samo kalendarskom dobi.
Ovo otkriće pomaže objasniti dio kliničke zagonetke: dijete može imati teškoće s kretanjem, jezikom ili izvršnim funkcijama, iako pregledi ne pokažu krvarenje na određenom mjestu, manjak kisika ili jasno anatomsko oštećenje koje bi samo po sebi objasnilo te teškoće. Razlike mogu nastati i zbog načina na koji se ćelije i moždani krugovi oblikuju u osjetljivom periodu, a ne samo zbog jednog velikog oštećenja koje se lako vidi na snimku.
Istraživanje ne tvrdi da će svako prijevremeno rođeno dijete imati iste poteškoće niti da je njegov razvojni put unaprijed određen. Rezultati opisuju povezanosti i obrasce u grupama djece i uzoraka tkiva, ali ne zanemaruju razlike među pojedincima. Ipak, oni dovode u pitanje pretpostavku da će samo protok vremena uvijek vratiti mozak na put razvoja kojim bi išao da se trudnoća nastavila.
Oko 230 kubnih milimetara manje za svaku sedmicu
Prema podacima snimanja, svaka sedmica koju beba provede razvijajući se izvan maternice prije punog termina povezana je s prosječnim smanjenjem zapremine malog mozga od oko 230 kubnih milimetara. U sažetku istraživanja taj iznos je, radi lakše vizuelne predstave, upoređen sa zapreminom zrna graška. Riječ je o statističkoj vezi između vremena provedenog u razvoju izvan maternice i veličine malog mozga, a ne o mjeri koja može predvidjeti ishod za pojedinačno dijete.
Kada su djeca imala između 9 i 36 mjeseci, manja zapremina malog mozga bila je povezana s primjetnim zaostajanjem u više oblasti. To su uključivale grube motoričke vještine, kao što su kretanje i ravnoteža, fine motoričke vještine, izražavanje i razumijevanje jezika te kognitivne izvršne funkcije. Ove povezanosti ne znače da veličina malog mozga sama objašnjava sve razlike u razvoju. One, međutim, ukazuju na vezu između strukturnog razvoja i nekih rezultata procjena u ranom djetinjstvu.
Podatak o 230 kubnih milimetara važan je zato što vezu između vremena rođenja i razvoja malog mozga izražava mjerom koja se može upoređivati u različitim podacima. Ipak, ne treba ga tumačiti kao siguran, isti gubitak za svaku bebu tokom svake sedmice niti kao potpun opis njenih sposobnosti. Istraživački tim uočio je i druge faktore koji mogu uticati na brzinu rasta malog mozga nakon rođenja, pored sedmice trudnoće u kojoj je dijete rođeno.
Uslovi liječenja također mogu biti važni
Prema istraživanju, sedmica trudnoće u kojoj se dijete rodi važna je početna tačka za tok molekularnog sazrijevanja, ali nije jedini uticaj. Na brzinu rasta malog mozga mogu djelovati sistemske bolesti, fiziološko opterećenje i pojedini postupci njege u jedinici intenzivne njege za novorođenčad. To znači da razvoj djeteta ne određuje samo jedan faktor: njega nakon rođenja može mijenjati put koji je započeo prijevremenim rođenjem.
Važno je razlikovati opis ove povezanosti od dokaza da neki konkretan postupak šteti mozgu ili ga štiti. Prikazani rezultati ukazuju na povezanost kliničkih okolnosti oko djeteta s razlikama u razvoju, ali ne donose opću presudu o svakom postupku liječenja. Također ne znače da je sama intenzivna njega uzrok svih razlika. Djeci je potrebna medicinska podrška, a cilj istraživanja je bolje razumjeti kako tu podršku prilagoditi razvoju njihovog mozga.
Prostorna analiza gena posebno je vrijedna jer otvara mogućnost da se uoče razlike koje se ne vide samo na snimcima mozga. Snimak može pokazati veličinu ili opću građu, dok mapa aktivnosti gena pomaže da se istraži stanje samih ćelija: jesu li sazrele, jesu li razvile svoje ogranke i razvijaju li se različite vrste ćelija usklađeno. Kombinovanje ova dva pristupa istraživačima daje širu sliku, pri čemu nijedan ne zamjenjuje drugi.
Njega koja uzima u obzir sazrijevanje, a ne samo dob
Rezultati otvaraju praktično pitanje za neonatologiju: je li za procjenu razvoja dovoljno računati dob djeteta od dana rođenja ili treba procjenjivati i njegovu biološku zrelost? Istraživači smatraju da bi praćenje prijevremeno rođene djece moglo biti korisnije ako se uzme u obzir faza razvoja mozga, umjesto da se procjena zasniva samo na kalendarskoj dobi. Cilj je preciznije procijeniti rizike i odabrati vrijeme za intervencije koje odgovara razvojnom stanju djeteta.
Molekularni pokazatelji koji se sada određuju mogli bi pomoći u razvoju načina za procjenu zrelosti ili preciznije razvrstavanje nivoa rizika. Ipak, prema dostupnim podacima o istraživanju, riječ je o mogućnosti za buduća istraživanja, a ne o dijagnostičkom alatu spremnom za kliničku upotrebu. Od otkrivanja pokazatelja u podacima do pouzdanog testa, a zatim i odluke o liječenju, potrebno je provesti dodatne korake provjere.
Istraživački tim trenutno ispituje spojeve koji bi mogli zaštititi nervne ćelije, kao i poboljšane postupke njege usmjerene na podršku mrežama zrnastih i Purkinjeovih ćelija tokom osjetljivih perioda. Cilj koji navode istraživači jeste očuvanje razvoja malog mozga i povećanje mogućnosti povoljnog razvoja, a ne tvrdnja da je djelotvornost nekog određenog liječenja već dokazana. Istraživanje je podržala Raynor Cerebellum Project Foundation.
Značaj ovog pristupa je u tome što se mali mozak više ne posmatra samo kao cjelina čija se veličina može izmjeriti, već kao sistem u kojem se različite vrste ćelija razvijaju u različitim ritmovima. Ako bude moguće pouzdano utvrditi biološku fazu razvoja mozga svakog djeteta, istraživanja mogućih tretmana mogla bi se preciznije osmisliti. Također bi se jasnije mogao uporediti uticaj njege u periodima kada su ćelije i moždani krugovi osjetljiviji.
Zaključak
Istraživanje objavljeno u časopisu «Science» pruža dokaze da prijevremeno rođenje može promijeniti tok razvoja malog mozga, umjesto da ga samo uspori pa da on kasnije automatski nadoknadi zaostatak. Istraživači su koristili snimke i pratili razvoj 176 beba, a uz to su prostorno analizirali tkivo malog mozga 83 bebe. Uočili su razlike u sazrijevanju zrnastih ćelija i razvoju Purkinjeovih ćelija. Svaka sedmica razvoja izvan maternice prije punog termina bila je povezana sa smanjenjem zapremine malog mozga od oko 230 kubnih milimetara i s razlikama u kretanju, jeziku i izvršnim funkcijama u dobi od 9 do 36 mjeseci.
Ovi nalazi ne znače da je budućnost svakog prijevremeno rođenog djeteta unaprijed određena niti dokazuju da manja zapremina sama uzrokuje sve razvojne poteškoće. Oni, međutim, mijenjaju fokus naučnog pitanja: nije važno samo koliko je mozak narastao nego i kako su njegove ćelije sazrijevale i u kakvim su se uslovima razvijale. Dalja istraživanja pokazatelja i mogućih zaštitnih postupaka mogla bi pomoći da se njega bolje prilagodi biološkim razlikama među djecom i da se bolje razumije osjetljiv period razvoja malog mozga nakon prijevremenog rođenja.