Исследование показывает, как первое дыхание ребенка вызывает жизненно важные изменения в мозге

С первого до последнего вздоха непрерывный автоматический обмен газами между нами и окружающей средой — это то, о чем нам даже не нужно думать.

Эта способность безупречного дыхания в значительной степени контролируется самой древней частью мозга, называемой стволом мозга, и новое исследование показало, как первое дыхание ребенка запускает этот нейронный механизм, позволяя нам дышать всю оставшуюся жизнь.

Исследование показывает, как первое дыхание ребенка вызывает жизненно важные изменения в мозге

Поскольку зародыши не дышат внутри матки, очень важно, чтобы младенцы справлялись с этой легочной активностью сразу после рождения. Хотя обычно это не проблема, у некоторых новорожденных может наблюдаться временная остановка дыхания, называемая апноэ, что может привести к повреждению головного мозга или даже к синдрому внезапной детской смерти (СВДС).

Чтобы изучить, как дыхательный рефлекс активируется на ранних этапах жизни, исследователи из Университета Вирджинии провели генетический анализ нейронов у новорожденных мышей, сосредоточив внимание на части ствола мозга, называемой ретротрапециевидным ядром (RTN), которая напрямую связана с генератор респираторных паттернов (РПГ) и был связан с дыхательными осложнениями.

Публикуя свои результаты в журнале Nature, авторы исследования отметили внезапное увеличение экспрессии определенного гена в этих нейронах RTN сразу после рождения. Напротив, детеныши мышей, которые были исследованы, находясь в амниотическом мешке их матери, не показали такой активации этого гена, что позволяет предположить, что это изменение происходит при первом контакте с постнатальной средой.

Важно отметить, что рассматриваемый ген кодирует выработку нейромедиатора под названием PACAP, позволяя нейронам RTN начать посылать определенные сигналы с момента рождения ребенка.

Когда исследователи с помощью генной инженерии создали у мышей отсутствие гена, кодирующего PACAP, дыхание грызунов стало подавленным примерно на 25 процентов, в то время как у них также в четыре раза увеличилось количество апноэ.

Интересно, что эти респираторные осложнения усугублялись, когда детенышей мышей помещали в очень холодную или очень теплую среду, что позволяет предположить, что проблемы, возникающие из-за дефицита PACAP, частично зависят от теплового стресса.

Это важно, поскольку было установлено, что температура играет определенную роль в СВДС, и младенцы с большей вероятностью будут иметь фатальные проблемы с дыханием, если им станет слишком жарко.

Когда исследователи восстановили выработку PACAP в нейронах RTN исследуемых мышей, введя им вирус, содержащий необходимый генетический материал, дыхание вернулось к нормальному уровню. Взятые вместе, эти результаты предполагают, что активация передачи сигналов PACAP при рождении запускает способность мозга регулировать дыхание на протяжении всей остальной жизни человека.

Комментируя это открытие, автор исследования Дуглас Бейлисс объяснил в своем заявлении, что «рождение травмирует новорожденного, поскольку ребенок должен самостоятельно контролировать различные важные функции тела, включая дыхание».

«Мы думаем, что активация этой системы поддержки при рождении обеспечивает дополнительный фактор безопасности в этот критический период».