Используя методы спектроскопии с внешними датчиками, размещенными на коже головы спящих младенцев, они обнаружили, что время, в которое уровень гемоглобина достигает пика, не меняется с возрастом младенца, а вот количество, на которое он изменяется со временем, — да. Подобные открытия проливают свет на то, как развивается физиология младенцев.

Первый этап жизни новорожденного — это ослепительное множество быстрых изменений в развитии. Нейронаука дает нам беспрецедентное понимание этих процессов, опираясь на самые современные методы измерения. Два ключевых инструмента на этом пути — функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и спектроскопия мозга в ближней инфракрасной области (NIRS). С помощью NIRS массив внешних датчиков, размещенных на голове младенца, позволяет ученым отслеживать, как изменяется поток различных соединений в мозге с течением времени.

Особое внимание уделяется гемоглобину — ключевому компоненту нашей крови, переносящему кислород. Когда мозг реагирует на внешние воздействия, такие как свет, тепло и прикосновения, к нему устремляется кислород; NIRS позволяет определить уровень гемоглобина и даже определить, несет ли он кислород или уже доставил свой груз.

Теперь команда под руководством доцента Ютаки Фучино из Токийского столичного университета применила NIRS для изучения того, как мозг младенцев реагирует на прикосновения. Исследуя младенцев в возрасте от нуля до года, команда поместила датчики на кожу головы младенцев, когда они спали, и проследила, как уровень насыщенного кислородом гемоглобина меняется со временем, когда их конечности очень мягко встряхивают.

Интересно, что младенцы разных возрастов в течение первого года жизни демонстрировали очень схожее время реакции: небольшой пик гемоглобина появлялся через несколько минут после начала воздействия стимула. Тот факт, что младенцы первого месяца жизни реагировали практически так же, как и дети старше шести месяцев, позволяет предположить, что факторы, определяющие скорость реакции, полностью сформированы уже при рождении.

Однако они также заметили, что диапазон изменения сигнала, или амплитуда, заметно отличается у младенцев разных возрастных групп. Кроме того, изменения не были линейными: у младенцев в возрасте от 1 до 2 месяцев они уменьшались, а затем снова увеличивались по мере увеличения возраста. Это любопытное поведение можно объяснить некоторыми особенностями первых месяцев жизни новорожденного.

Например, когда они рождаются, происходит резкое повышение уровня кислорода, поскольку они впервые могут нормально дышать. Это подавляет выработку эритропоэтина, небольшого белка, ответственного за стимулирование производства красных кровяных телец, что приводит к временной анемии в течение первых нескольких месяцев. Уровень постепенно восстанавливается, поскольку выработка эритропоэтина снова возрастает, чтобы компенсировать это. Другие факторы включают развитие нервов, вен и уровня кровотока.

Важно отметить, что работа команды показывает, как NIRS-статистика уровня гемоглобина в мозге может отражать изменения в развитии. Будущие исследования обещают сравнить другие физиологические реакции на изменения в динамике кровотока, что позволит получить дополнительные сведения о том, как развивается мозг и его взаимодействие с телом.