Teratogenne działanie alkoholu na mózg i zachowanie

dzieci prenatalnie narażone na alkohol mogą cierpieć z powodu poważnych deficytów poznawczych i problemów behawioralnych, a także z powodu zmian w strukturze mózgu związanych z alkoholem. Badania neuropsychologiczne wykazały deficyty w uczeniu się i pamięci, a także w funkcjonowaniu wykonawczym zarówno u dzieci z płodowym zespołem alkoholowym, jak i u dzieci z mniej poważnymi upośledzeniami. Obie grupy dzieci wykazują również zachowania problemowe, takie jak spożywanie alkoholu i narkotyków, nadpobudliwość, impulsywność oraz słabe umiejętności socjalizacji i komunikacji. Badania obrazowania mózgu zidentyfikowały zmiany strukturalne w różnych regionach mózgu tych dzieci, w tym zwojach podstawnych, ciałach modzelowych, móżdżku i hipokampie, które mogą odpowiadać za deficyty poznawcze. Funkcjonalne badania obrazowania mózgu wykryły również zmiany u dzieci narażonych na alkohol, wskazujące na deficyty w przetwarzaniu informacji i zadaniach pamięciowych. Słowa kluczowe: zespół alkoholowy płodu; prenatalna ekspozycja na alkohol; teratogeneza; obrazowanie mózgu; ocena neuropsychologiczna; zaburzenia poznawcze i pamięci; zwoje podstawne; ciało modzelowate; móżdżek; hipokamp; elektroencefalografia; rezonans magnetyczny; pozytonowa tomografia emisyjna; tomografia komputerowa z pojedynczym fotonem

prenatalna ekspozycja na alkohol może mieć poważny i trwały niekorzystny wpływ na dzieci. Zakres i nasilenie stanu dziecka zależy od kilku czynników, takich jak ilość alkoholu spożywana przez ciężarną matkę oraz częstotliwość i moment, w którym piła w czasie ciąży. Najpoważniejszym wynikiem jest zespół alkoholowy płodu ( FAS), którego rozpoznanie opiera się na trzech kryteriach: ( 1) niedobór wzrostu objawiający się małą ogólną wysokością i małym rozmiarem głowy (tj. małogłowie); (2) zaburzenia ośrodkowego układu nerwowego; oraz (3) charakterystyczny wzór nieprawidłowych rysów twarzy. Inne dzieci, u których w ciąży występuje duże narażenie na alkohol, często jednak nie spełniają kryteriów diagnostycznych FAS. Te dzieci, które zazwyczaj nie mają charakterystycznych cech twarzy FAS, różnie zostały oznaczone jako o wpływ alkoholu płodowego (NIMFA), alkoholowe zaburzenia neurorozwojowe (ARND), lub prenatalnej ekspozycji na alkohol (PEA). Zarówno dzieci z FAS, jak i te z pokrewnymi zaburzeniami mogą urodzić się kobietom, o których wiadomo, że piją w ciężki epizodyczny sposób lub częściej w czasie ciąży. W dalszej części tego artykułu, dzieci z historią prenatalnej ekspozycji na alkohol, które nie spełniają kryteriów diagnostycznych FAS, są określane jako posiadające nimfy lub PEA. Jeśli są dostępne, dane dotyczące takich dzieci są odnotowywane; w przeciwnym razie wyniki przedstawione w tym artykule odnoszą się do dzieci, u których zdiagnozowano FAS.

dzieci z historią intensywnej prenatalnej ekspozycji na alkohol wykazują dowody zmian w strukturze i funkcjonowaniu mózgu, a także różne efekty behawioralne przypuszczalnie wynikające z tej zniewagi dla mózgu. Większość badań prowadzonych wśród dzieci i młodzieży narażonych na alkohol koncentruje się na efektach strukturalnych lub behawioralnych. Dopiero niedawno badania zaczęły wykazywać związek między dwoma obszarami, że zmiany w strukturze mózgu mogą negatywnie wpływać na zachowanie. W artykule podsumowano wyniki badań neuropsychologicznych analizujących wpływ alkoholu na zachowanie ( tj. uszkadzający rozwijający się płód) oraz badań obrazowych mózgu analizujących wpływ alkoholu na strukturę mózgu. Następnie podkreśla istniejące powiązania między tymi dwoma obszarami badań. Aby uzyskać szersze omówienie tych tematów, czytelnik jest odsyłany do artykułów przeglądowych Mattson And Riley (1998) i Roebuck i współpracownicy (998).

wyniki badań neuropsychologicznych

Ogólnie rzecz biorąc, intensywna prenatalna ekspozycja na alkohol wiąże się z deficytami w szerokim zakresie funkcji, w tym zarówno funkcji poznawczych ( np. ogólne funkcjonowanie intelektualne , uczenie się nowych informacji werbalnych i wykonywanie zadań wizualno-przestrzennych), jak i drobnych i brutto sprawności ruchowej. W badaniach neuropsychologicznych przeanalizowano upośledzenie funkcji poznawczych u dzieci z historią prenatalnej ekspozycji na alkohol. Chociaż wiele z tych badań koncentrowało się na dzieciach, u których zdiagnozowano FAS, kilka analiz obejmowało dzieci z nimfami lub PEA. Co ważne, wiele badań pokazuje, że istnieją silne podobieństwa między dziećmi z FAS i dziećmi z nimfami / PEA.

na przykład badania ogólnej zdolności poznawczej u dzieci z FAS zazwyczaj zgłaszają średnie wyniki IQ w granicznym zakresie funkcjonowania ( tj. w niskich latach 70.), chociaż mogą one wahać się od niedoboru intelektualnego ( ( wyniki IQ poniżej 70) do średniej ( wyniki IQ między 90 A 109). Dzieci z nimfami lub PEA wykazują również deficyty w wynikach IQ, chociaż deficyty te zazwyczaj nie są tak poważne, jak u dzieci z FAS (Streissguth et al. 1991; Mattson et al. 1997) .

oprócz ogólnych deficytów intelektualnych lub poznawczych, naukowcy ocenili szeroki zakres obszarów funkcjonowania poznawczego u dzieci z FAS, nimfami lub PEA, W tym umiejętności językowe, funkcjonowanie wzrokowo-przestrzenne, zachowania ruchowe, niewerbalne uczenie się i wyniki w nauce. Ogólnie rzecz biorąc, dzieci narażone na działanie alkoholu, zarówno z FAS, jak i bez FAS, wykazują znaczne upośledzenie we wszystkich obszarach neuropsychologicznych, z niewielkimi różnicami jakościowymi obserwowanymi między grupami FAS i PEA/ FAE. Podobnie, wysoki poziom prenatalnej ekspozycji na alkohol wiąże się ze zwiększonym ryzykiem deficytów poznawczych w różnych obszarach funkcjonowania, które ponownie mogą wystąpić u dzieci zarówno z diagnozą FAS, jak i bez niej.

uczenie się i pamięć

zarówno niepotwierdzone informacje, jak i wyniki badań na zwierzętach wskazują, że prenatalna ekspozycja na alkohol może wpływać na uczenie się i pamięć. Badania dzieci z FAS na ogół potwierdzają tę obserwację, chociaż deficyty pamięci mogą nie być tak globalne, jak kiedyś sądzono. Na przykład w jednym z badań badano uczenie się werbalne i pamięć u dzieci z FAS oraz u dzieci kontrolnych nie narażonych na alkohol (Mattson et al. 1996 b ) . Badanie wykazało, że chociaż dzieci FAS wykazywały pewne deficyty w zapamiętywaniu informacji słownych, deficyty te wynikały z trudności z pozyskiwaniem informacji, a nie ze zdolnością do zapamiętywania informacji w czasie. Inne badania ujawniły również podobne deficyty w pozyskiwaniu niewerbalnych informacji u dzieci narażonych na alkohol (Mattson i Roebuck w prasie), sugerując, że deficyty uczenia się występują zarówno werbalnych, jak i niewerbalnych arenach i mogą powodować znaczne upośledzenie w różnych obszarach funkcjonowania. Nie jest jednak jasne, czy stopień upośledzenia dla każdego dziecka różni się między werbalnymi i niewerbalnymi obszarami funkcji.

niektóre badania sugerują, że dzieci z FAS mogą działać dobrze, gdy funkcja pamięci jest testowana w inny sposób, na przykład w testach pamięci ukrytej typu pamięci, która nie jest pod świadomą kontrolą. Kiedy testerzy pomyślnie wykonują testy pamięci ukrytej, mogą korzystać z informacji z poprzednich zadań, nie zdając sobie sprawy, że to zrobili. W jednym z badań badacze pokazali dzieciom listy FAS słów i poprosił dzieci, aby ocenić te słowa na sympatii (Mattson And Riley 1999). (Ten element oceny służył do zwiększenia uwagi dzieci na słowa. ) Później podczas sesji testowej dzieci zostały poproszone o uzupełnienie częściowych słów (np. MO lub SM) pierwszym słowem, które przyszło na myśl (np. mysz lub uśmiech) . Dzieci nie były przypominane o poprzednich słowach ani zachęcane do ich zapamiętania przez egzaminatora. Niemniej jednak zarówno dzieci FAS, jak i control były bardziej skłonne do uzupełnienia częściowych słów słowami z poprzedniego zadania niż nowymi słowami. Wyniki te wykazały, że obie grupy dzieci używały pamięci ukrytej i że wcześniejsze ujawnienie pomogło im nauczyć się i zapamiętać słowa. Podsumowując, wyniki te sugerują, że chociaż dzieci z FAS mogą mieć znaczne upośledzenia w uczeniu się nowych informacji, ich ogólna funkcja pamięci jest złożona i może nie być tak globalnie dotknięta, jak powszechnie uważano. Niemniej jednak, szczególne aspekty pamięci mogą mieć wpływ na prenatalną ekspozycję na alkohol.

funkcjonowanie wykonawcze

termin „funkcjonowanie wykonawcze” odnosi się do grupy zdolności poznawczych wyższego poziomu, takich jak rozwiązywanie problemów, myślenie abstrakcyjne, planowanie z wyprzedzeniem i bycie elastycznym w procesach myślowych. Tego rodzaju umiejętności są niezależne od ogólnej funkcji intelektualnej i wpływają na to, czy i w jaki sposób dana osoba może wykonać zadanie. Natomiast testy innych zdolności poznawczych mają tendencję do oceny, jak dobrze lub na jakim poziomie dana osoba wykonuje daną umiejętność (Lezak 1995) . ( Aby uzyskać więcej informacji na temat funkcjonowania kadry kierowniczej i wpływu prenatalnej ekspozycji na alkohol na te umiejętności, zobacz artykuł w tym wydaniu autorstwa Kodituwakkuand kolegów, str. 192 198. )

dzieci z dużą prenatalną ekspozycją na alkohol ( zarówno z FAS, jak i bez FAS) wykazały upośledzenie zadań wykonawczych ( Kodi tuwakku et al. 1995; Mattson et al. 1999) . Co ważne, w tych badaniach deficyty dzieci w funkcji wykonawczej były niezwiązane z ich ogólnym poziomem intelektualnym. To odkrycie jest poparte niedawnymi badaniami wśród dorosłych z FAS lub nimfami, które wykazały, że deficyty osób w funkcjonowaniu wykonawczym były większe niż przewidywano, gdyby były związane z ogólnymi wynikami IQ (Connor et al. w prasie).
deficyty w funkcjonowaniu kadry kierowniczej mogą mieć realne konsekwencje dla osób prenatalnie narażonych na alkohol. Na przykład, osoby z dużym prenatalnym narażeniem na alkohol mogą działać bez uprzedniego rozważenia konsekwencji swojego zachowania lub mogą mieć trudności z działaniami, które wymagają rozwiązania problemu lub planowania sekwencji działań. Tego typu deficyty mogą tłumaczyć, dlaczego dzieci z ciężkim prenatalnym alkoholem, nawet te ze średnim IQ, mają trudności z osiągnięciem sukcesu w szkole.

deficyty psychospołeczne i zachowania problemowe

badania obejmujące raporty rodziców i wywiady sugerują, że dzieci narażone na alkohol z FAS lub bez FAS nie tylko mają deficyty poznawcze, ale także są narażone na wysokie ryzyko zachowań problemowych, które mogą zakłócać ich udział w domu, szkole i środowiskach społecznych. Na przykład, te dzieci wydają się być na zwiększone ryzyko zaburzeń psychicznych, problemy z prawem, nadużywania alkoholu i innych narkotyków, i inne zachowania nieprzystosowane (Streissguth et al. 1996) . Ponadto, są one bardziej prawdopodobne niż dzieci bez alkoholu narażone być oceniane jako nadpobudliwe, destrukcyjne, impulsywne, lub przestępca (Roebuck et al. 1999; Mattson And Riley 2000). Podobnie, na miarach zdolności adaptacyjnych i umiejętności niezbędnych do wykonywania odpowiednich dla wieku codziennych czynności życiowych, młodzież i dorośli z FAS często wykazują słabe umiejętności socjalizacji i komunikacji. Ponadto, większość tych nastolatków i dorosłych wykazują znaczące zachowania nieprzystosowujące (np. impulsywność) i są mniej prawdopodobne, aby żyć niezależnie (Streissguth et al. 1991; Thomas et al. 1998) . Warto zauważyć, że problemy te występują u osób prenatalnie narażonych na alkohol, niezależnie od tego, czy spełniają one kryteria FAS i występują w większym stopniu, niż przewidywały ogólne funkcjonowanie intelektualne osoby lub czynniki demograficzne.

wyniki badań obrazowych mózgu

deficyty neuropsychologiczne i behawioralne opisane w poprzedniej sekcji reprezentują rzeczywiste przejawy skutków prenatalnej ekspozycji na alkohol. Chociaż uważa się, że deficyty dotyczące tych środków dostarczają dowodów na podstawowe zmiany w strukturze lub funkcji mózgu, stanowią one tylko pośrednie miary takich zmian w mózgu. Bezpośredni wpływ alkoholu na rozwój mózgu odnotowano już w najwcześniejszych doniesieniach o FAS (Jones et al. 1973), jednak i badania autopsji mózgów od osób z FAS wykazały liczne i szeroko rozprzestrzenione nieprawidłowości mózgu. Ponieważ przypadki te reprezentowały tylko najbardziej dotknięte dzieci, problematyczne jest uogólnianie ustaleń do wszystkich osób żyjących z FAS. Wraz z pojawieniem się licznych technik obrazowania strukturalnego, takich jak obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego ( MRI) i funkcjonalnych technik obrazowania , takich jak elektroencefalografia ( EEG), pozytonowa tomografia emisyjna ( PET) i tomografia komputerowa z emisją pojedynczego fotonu ( SPECT), jednak naukowcy mogą teraz badać żywe mózgi dzieci dotkniętych alkoholem w stosunkowo nieinwazyjny sposób.

obrazowanie strukturalne mózgu

badania obrazowe z wykorzystaniem MRI ujawniły kilka różnic między mózgami osób narażonych na alkohol i nie narażonych. Zgodnie z charakterystycznym małym rozmiarem głowy, który jest jednym z kryteriów diagnostycznych dla FAS, badania obrazowe pokazują zmniejszenie ponad wszystkich rozmiarów mózgu dzieci FAS(Roebuck et al. 1998) . Aby ustalić, czy redukcja ta wynika z globalnego i rozproszonego wpływu alkoholu na wszystkie obszary mózgu, czy jest ograniczona do określonych regionów, naukowcy ocenili określone struktury proporcjonalnie do ogólnej wielkości mózgu. Takie podejście może określić, czy w niektórych obszarach mózgu występują specyficzne, dysproporcjonalne redukcje. Badania te skupiły się na kilku obszarach mózgu, w tym zwojach podstawnych, ciałach modzelowych, móżdżku i hipokampie (patrz rycina 1) .

Rys. 1: obszary mózgu dotknięte prenatalną ekspozycją na alkohol.

zwoje podstawne. Zwoje podstawne to grupa skupisk komórek nerwowych (tj. jąder), w tym jądro ogoniaste, skorupa i globus pallidus. Są one zaangażowane w zdolności motoryczne i funkcje poznawcze, takie jak funkcje wykonawcze opisane wcześniej. Badania MRI wykazały, że zwoje podstawne są narażone na intensywną prenatalną ekspozycję na alkohol i są nieproporcjonalnie zmniejszone objętościowo u dzieci z FAS i PEA. Dalsze badanie części składowych zwojów podstawnych wykazało, że redukcje nie są jednolite i że jądro ogoniaste wydaje się odpowiadać za większość redukcji rozmiaru zwojów podstawnych (Mattson et al. 1996 a; Archibald et al. 2001) .

jądro ogonowe jest częścią zwojów podstawnych zaangażowanych w funkcje poznawcze. Na przykład, umiejętności takie jak zdolność do przechodzenia z jednego zadania do drugiego, hamowanie niewłaściwego zachowania i pamięć przestrzenna, które są upośledzone u osób z prenatalną ekspozycją na alkohol, były związane ze zwojami podstawnymi w innych populacjach, takich jak pacjenci z chorobą Huntingtona ( Mattson et al. 1996 a; Mattson And Riley 1999; Archibald et al. 2001) . W związku z tym, jest możliwe, że zmniejszenie jądra ogoniastego stanowią niektóre z deficytów poznawczych obserwowanych u osób z prenatalnej ekspozycji na alkohol. Hipoteza ta jest szczególnie atrakcyjna, ponieważ jądro ogoniaste ma również rozległe połączenia neuronowe z płatami czołowymi mózgu, które tradycyjnie uważa się za pośredniczące w wyższych funkcjach poznawczych i wykonawczych.

Corpus Callosum. Ciało modzelowate to duży pęczek włókien nerwowych łączących dwie półkule mózgu, pozwalając w ten sposób lewej i prawej stronie mózgu komunikować się ze sobą. Nieprawidłowości ciała modzelowatego zostały powiązane z deficytami uwagi, funkcjonowanie intelektualne, Czytanie, Uczenie się, pamięć werbalna, i wykonawczy i psychospołeczne funkcjonowanie, z których wszystkie są upośledzone u osób narażonych na alkohol. Badania MRI i raporty z autopsji sugerują podatność ciała modzelowatego na prenatalną ekspozycję na alkohol; takie badania wykazały, że osoby z FAS wykazują nieprawidłowości w zakresie od przerzedzenia do całkowitego braku (tj. agenezy)ciała modzelowatego (Roebuck et al. 1998) . Gdy analizowano określone regiony ciała modzelowatego, naukowcy odkryli, że obszar przedni najbardziej genu i tylny najbardziej obszarów przesmyk i splenium były nieproporcjonalnie zmniejszone w wielkości (Riley et al. 1995) . Co więcej, wskaźnik agenezy ciała modzelowatego może być wyższy u osób z FAS niż z jakimkolwiek innym zaburzeniem rozwojowym (Jeret and Serur 1991; Riley et al. 1995) .

niedawno naukowcy przeanalizowali bardziej szczegółowo kształt i lokalizację ciała modzelowatego dzieci FAS i PEA, a także dzieci kontrolnych ( Sowell et al. 2001) . Badanie nie tylko potwierdziło, że ciało modzelowate zostało zmniejszone, szczególnie w splenium, ale także zostało znacznie przesunięte w przestrzeni trójwymiarowej (patrz rysunek 2) . Po zrównaniu wszystkich mózgów pod względem wielkości mózgu i lokalizacji innych struktur położonych wzdłuż linii środkowej mózgu, średnią lokalizację ciała modzelowatego u dzieci narażonych na alkohol porównano ze średnią lokalizacją u dzieci kontrolnych. Analiza ta wykazała, że ciało modzelowate u dzieci narażonych na alkohol zostało przesunięte w porównaniu z dziećmi kontrolnymi, z największymi różnicami w obszarze przesmyku i śledziony, z których oba znajdują się w tylnej części ciała modzelowatego. Co więcej, to przemieszczenie ciała modzelowatego było bardzo związane z występem dzieci w zadaniu uczenia werbalnego. Innymi słowy, dzieci z większym przemieszczeniem wykazywały większe upośledzenie sprawności.

fig. 2 ( Góra) średnie zarysy ciała modzelowatego ( tj. pęczek włókien nerwowych łączących prawą i lewą półkulę mózgu) u osób narażonych na działanie alkoholu ( ALC) i osób kontrolnych nie narażonych na działanie alkoholu. Ciało modzelowate jest zorientowane tak, że przód głowy jest w prawo, a tył głowy w lewo. Rysunek pokazuje, że ciało modzelowate ALC jest przemieszczane w przestrzeni trójwymiarowej w porównaniu z ciałem osób kontrolnych, przy czym największe przemieszczenie występuje w przesmyku i splenium z tyłu ciała modzelowatego. (Dół) mapa pokazująca średnie przemieszczenie w milimetrach między ALC a obiektami kontrolnymi. Ciemniejszy obszar (patrz strzałka) wskazuje na większe przemieszczenie między dwiema grupami. Większe przemieszczenie wiąże się z większym upośledzeniem wydajności w niektórych zadaniach.
źródło: rysunek autorstwa dr Elizabeth Sowell.

móżdżek. Innym obszarem mózgu, na który wpływa prenatalna ekspozycja na alkohol, jest móżdżek, który jest zaangażowany zarówno w zdolności motoryczne, jak i poznawcze i znajduje się u podstawy mózgu. Na przykład uszkodzenie móżdżku jest związane z deficytami uczenia się, a także z równowagą i koordynacją, z których wszystkie są osłabione przez prenatalną ekspozycję na alkohol. Niedawne badanie wykazało, że całkowita objętość móżdżku była nieproporcjonalnie zmniejszona w stosunku do ogólnej wielkości mózgu u osób z FAS w porównaniu z osobami kontrolnymi(Archibald i wsp . 2001) . Wyniki te częściowo powielają poprzednie doniesienia o zmniejszonej wielkości móżdżku u dzieci FAS i PEA (Sowell i wsp . 1996) . Oprócz ogólnego zmniejszenia wielkości móżdżku, badania przeprowadzone zarówno na ludziach, jak i zwierzętach sugerują, że określony obszar móżdżku, przednia część robactwa móżdżku, jest szczególnie narażony na działanie alkoholu przed lub krótko po urodzeniu1 (Goodlett et al. 1990; Sowell et al. 1996) (1badania na zwierzętach, głównie gryzoniach, przeprowadzono krótko po urodzeniu, okres odpowiadający trzeciemu trymestrowi ciąży u ludzi w odniesieniu do rozwoju mózgu).

hipokamp. Hipokamp jest strukturą, która leży głęboko w płacie skroniowym mózgu i bierze udział w pamięci. Chociaż dokładna funkcja hipokampa w określonych aspektach pamięci jest kontrowersyjna, prawdopodobnie odgrywa rolę w konsolidacji wspomnień. Na przykład u dorosłych z uszkodzeniem kości biodrowej najbardziej oczywistym efektem jest utrata zdolności do przechowywania nowych wspomnień (tj. amnezja następcza) . Badania na zwierzętach od dawna sugerują, że na ten obszar wpływa prenatalna ekspozycja na alkohol ( Berman and Hannigan 2000) . Ponadto badanie MRI dzieci z FAS udokumentowało asymetrie objętości w hipokampie, przy czym całkowita objętość hipokampa w lewym płacie skroniowym jest mniejsza niż odpowiadająca jej powierzchnia w prawym płacie skroniowym(Riikonen et al. 1999) . Chociaż takie różnice występują również u dorosłych z prawidłową czynnością neurologiczną, stopień asymetrii był większy u dzieci z FAS niż u dzieci z grupy kontrolnej. Odwrotnie, inne badanie wykazało, że hipokamp był mniej dotknięty niż niektóre inne regiony mózgu u dzieci FAS (Archibald et al. 2001) . W badaniu tym zmniejszenie objętości hipokampa było proporcjonalne do zmniejszenia ogólnej wielkości mózgu, podczas gdy inne obszary mózgu wykazały większe zmniejszenie objętości.

badania behawioralne potwierdziły hipotezę, że hipokamp może mieć wpływ na dzieci z prenatalną ekspozycją na alkohol. Na przykład osoby z prenatalną ekspozycją na alkohol wykazywały deficyty pamięci przestrzennej, a także inne funkcje pamięci związane z hipokampem (Uecker and Nadel 1996) . Jednak deficyty pamięci u dzieci narażonych na działanie alkoholu wymagają bardziej szczegółowych badań i powinny być zintegrowane z informacjami o integralności hipokampa. Kwestia ta wskazuje również na ograniczenie obrazowania strukturalnego, a mianowicie, że takie podejście określa tylko rozmiar określonej struktury mózgu, ale nie wskazuje, czy struktura działa prawidłowo. Aby określić, w jaki sposób dany obszar mózgu funkcjonuje w różnych warunkach i czy funkcje te są zmieniane przez prenatalną ekspozycję na alkohol, naukowcy zwracają się do funkcjonalnych metod obrazowania mózgu, omówionych w poniższej sekcji.

funkcjonalne obrazowanie mózgu

funkcjonalne techniki obrazowania pozwalają badaczom badać, jak działa mózg, w spoczynku lub w przypadku zadania. Ponieważ niektóre techniki funkcjonalne są bardziej inwazyjne lub technicznie trudne do przeprowadzenia z dziećmi, przeprowadzono tylko niewielką liczbę badań z wykorzystaniem tych technik u dzieci z FAS. Najczęściej stosowaną techniką w tych badaniach jest elektroencefalografia (EEG).

EEG. EEG mierzy spontaniczną aktywność elektryczną mózgu, rejestrując sygnały z mózgu za pomocą elektrod umieszczonych na skórze głowy. Sygnały te mogą być wizualizowane jako fale o określonych częstotliwościach, takich jak fale alfa, beta i theta. Wczesne badania na niemowlętach sugerowały, że EEG może być czułą miarą zmian w funkcji mózgu wynikających z prenatalnej ekspozycji na alkohol (Ioffe and Chernick 1990). Nowsze badania dzieci i młodzieży z FAS wykazały, że około połowa z tych pacjentów miała klinicznie podejrzane odczyty EEG (Kaneko et al. 1996 b ) . Ponadto osoby z FAS wykazywały zmniejszenie mocy lub Siły częstotliwości alfa, która jest dominującym rodzajem aktywności, gdy osoba jest zrelaksowana. Redukcje te obserwowano głównie na lewej półkuli i sugerują niedojrzałą aktywność mózgu.

stosując podobne techniki, możliwe jest zmierzenie odpowiedzi elektrycznej mózgu na określone bodźce zmysłowe ( tj. potencjały związane z wydarzeniami). Te związane z wydarzeniami potencjały mogą być wizualizowane jako skoki w niektórych falach mózgowych. Jeden z tych skoków nazywa się P300, ponieważ zwykle występuje około 300 milisekund po bodźcu; wydaje się odzwierciedlać poznawcze aspekty przetwarzania informacji. Korzystając z analiz EEG, naukowcy odkryli , że kolce P300 występują z opóźnieniem ( tj. mają przedłużone opóźnienie) w pewnym obszarze mózgu, korze ciemieniowej, u dzieci FAS ( Kaneko et al. 1996 a, b). To odkrycie sugeruje, że dzieci z FAS mogą mieć deficyty w przetwarzaniu informacji. Tak więc pomiary elektrofizjologiczne są potężnymi narzędziami w badaniu FAS; przyszłe badania łączące je z lokalizowaniem obrazowania mózgu mogą dostarczyć dalszych informacji na temat funkcji mózgu.

PET. Technika PET pozwala badaczom monitorować aktywność określonych regionów mózgu poprzez generowanie obrazów procesów metabolicznych lub fizjologicznych, takich jak przepływ krwi lub rozpad cząsteczek cukru w tkance. W tym podejściu podmiot jest wstrzykiwany małymi ilościami materiału radioaktywnego, dzięki czemu aktywność mózgu w regionie zainteresowania może być mierzona podczas wykonywania zadania. Zadania te mogą się różnić od prostych, takich jak poruszanie palcem, do złożonych, takich jak przywoływanie informacji. W jednym badaniu PET oceniano aktywność mózgu u młodzieży i dorosłych z FAS, u których nie stwierdzono ciężkiego upośledzenia umysłowego (tj. u których funkcjonowało się bardzo dobrze) . Badanie wykazało zmniejszoną aktywność metaboliczną w jądrze ogoniastym i w wzgórzu, gdy uczestnicy byli w spoczynku(Clark et al. 2000) . Te dane funkcjonalne wspierają dane strukturalne, takie jak Zmniejszony rozmiar jądra ogoniastego, co sugeruje, że podkorowe obszary mózgu mogą być szczególnie wrażliwe na alkohol prenatalny.

SPECT. Technika SPECT jest podobna do PET i chociaż jest mniej wydajna, jest bardziej powszechnie dostępna. Jednak tylko jedno badanie dzieci FAS zastosowało tę technikę. W tym badaniu badacze odkryli, że dzieci FAS wykazywały podobną aktywność metaboliczną w obu półkulach mózgu(Riikonen et al. 1999) . Normalnie rozwijające się dzieci wykazują natomiast większą aktywność spoczynkową na lewej półkuli niż na prawej. Wyniki te są zgodne z wynikami EEG opisanymi powyżej i mogą wspierać ubytki słowne lub językowe u dzieci z FAS.

funkcjonalny rezonans magnetyczny ( fMRI) . Najnowszą techniką funkcjonalną używaną do badania aktywności w żywym mózgu jest fMRI. Jego główną zaletą jest to, że jest mniej inwazyjny niż PET lub SPECT, ponieważ nie wiąże się z wstrzyknięciem substancji radioaktywnych; co więcej, jest bardziej powszechnie dostępny. Podobnie jak PET i SPECT, fMRI pozwala naukowcom wizualizować raporty mózgu istnieją badania fMRI u osób z prenatalnej ekspozycji na alkohol; jednak takie badania są obecnie w toku. Jeden wstępny raport opisywał badanie fMRI pamięci roboczej z wykorzystaniem informacji przechowywanych w pamięci przez krótki okres czasu u czterech dorosłych z FAS lub nimf (Connor and Mahurin 2001). Badanie wykazało aktywację w obszarze zwanym grzbietowo-boczną korą przedczołową u pacjentów z FAS, ale nie u pacjentów kontrolnych. Uważa się, że obszar ten odgrywa rolę w wyższych funkcjach poznawczych, takich jak funkcje wykonawcze opisane powyżej. Wynik ten sugeruje, że zadanie pamięci roboczej było trudniejsze dla osób narażonych na działanie alkoholu i wymagało większego zaangażowania tego obszaru płata czołowego w porównaniu z osobami kontrolnymi.

nowe techniki analizy obrazu

oprócz ulepszeń w technikach obrazowania mózgu, nowe sposoby analizy danych uzyskanych za pomocą tych technik dostarczają naukowcom wglądu w szkodliwe skutki prenatalnej ekspozycji na alkohol. Jedną z tych technik jest mapowanie mózgu. Wykorzystuje strukturalną analizę MRI, ale zapewnia lepszą wizualizację wszystkich struktur mózgu. W rezultacie naukowcy mogą badać cały mózg na raz, zamiast skupiać się na określonych regionach mózgu, a zatem mogą łatwiej zlokalizować nieprawidłowości mózgu niż przy poprzednich technikach.

Sowell i współpracownicy ( 2001 b ) wykorzystali technikę mapowania mózgu do analizy i porównania obrazów mózgu osób z FAS lub PEA i bezalkoholowymi osobami kontrolnymi. Zgodnie z wynikami badań Archibalda i współpracowników (2001), w badaniu wykryto nieproporcjonalne zmniejszenie w istocie białej mózgu , która zawiera rozszerzenia komórek nerwowych (tj. aksony), które łączą komórki nerwowe ze sobą. Z drugiej strony, Szara Materia mózgu, która zawiera komórki nerwowe, wykazała redukcje, które nie były tak wielkie. Ponadto płat ciemieniowy, który bierze udział w przetwarzaniu wizualno-przestrzennym i integracji informacji sensorycznej, wydaje się być szczególnie podatny na działanie alkoholu. Tak więc, gdy całkowita wielkość mózgu została uwzględniona, zarówno objętość (Archibald et al. 2001) i gęstość (Sowell et al. 2001 b) Liczba substancji białych w tym regionie została znacznie zmniejszona (patrz rysunek 3). Odwrotnie, gęstość istoty szarej w korze ciemieniowej została znacznie zwiększona ( Sowell et al. 2001 b ) . Wyniki te stanowią dodatkowe poparcie dla sugestii, że wpływ alkoholu na rozwijający się mózg nie ma charakteru globalnego, ale raczej wpływa selektywnie na określone regiony mózgu.

ryc. 3 zmiany gęstości tkanki mózgowej u dzieci z intensywnym wpływem alkoholu w okresie prenatalnym
. Reprezentatywny mózg jest pokazany z tyłu mózgu zwróconym w prawo
czytelnikowi. Badania mapowania mózgu wykryły obszary zwiększonej
gęstości istoty szarej ( pokazane na Żółto po lewej stronie), jak również obszary zmniejszonej
gęstości istoty białej ( pokazane na czerwono po prawej stronie) w płacie ciemieniowym.
źródło: rysunek autorstwa dr Elizabeth Sowell.