Размер пальцев новорожденного дает представление о том, как развивается мозг

Фото из открытых источников

Небольшие различия в длине пальцев новорожденного могут содержать удивительные подсказки о раннем развитии мозга. Новое исследование показало, что мальчики с определенными особенностями длины пальцев, как правило, рождаются с большей окружностью головы. Результаты исследования были опубликованы в журнале Early Human Development.

Эта закономерность позволяет предположить, что гормональные сигналы на ранних стадиях беременности могут оставлять измеримые следы на развитии плода.

Результаты исследования показывают, что воздействие эстрогена в пренатальный период может влиять на развитие с самого начала жизни, оставляя едва заметные физические следы, которые можно увидеть даже при рождении.

Хотя полученные результаты не могут предсказать интеллект или будущие способности, они позволяют более ясно понять, как ранние биологические процессы незаметно влияют на развитие мозга.

В ходе исследования, проведенного в больнице с участием 225 доношенных новорожденных, исследователи из Университета Суонси измерили длину пальцев, а также окружность головы (показатель размера мозга на ранних стадиях развития) и другие характеристики при рождении.

Результаты показали поразительную закономерность: у мальчиков с более высоким соотношением длины пальцев правой руки к длине тела наблюдался больший обхват головы при рождении.

У девочек из одной группы не было выявлено сопоставимой взаимосвязи, хотя исследователи проводили измерения в идентичных условиях.

Когда исследователи разделили мальчиков и девочек в ходе анализа, длина тела оказалась прогностическим фактором размера головы для обоих полов, но другие прогностические факторы быстро разошлись.

У мальчиков более высокое соотношение 2D:4D правой руки и большая длина тела предсказывали больший обхват головы, независимо от веса.

У девочек вес при рождении, наряду с длиной тела, являлся наиболее надежным показателем размера головы, в то время как соотношение длины пальцев не имело никакого значения.

Ученые вычисляют соотношение 2D:4D, сравнивая длину указательного пальца с длиной безымянного пальца. В течение короткого периода в первом триместре гормональные сигналы влияют на скорость роста костей пальцев.

Исследования на мышах показывают, что более высокий уровень тестостерона, как правило, удлиняет безымянный палец, в то время как более высокий уровень эстрогена может ограничивать этот рост, оставляя стабильное соотношение, сохраняющееся на протяжении всей жизни.

Поскольку те же гормональные сигналы влияют и на продолжительность деления развивающихся нервных клеток, исследователи предполагают, что они могут влиять и на общее развитие мозга.

В частности, пренатальный уровень эстрогена связывают с процессами, регулирующими развитие нервной системы.

«Это открытие имеет отношение к эволюции человека, поскольку увеличение размера мозга наблюдается одновременно с феминизацией скелета, что известно как гипотеза эстрогенизации обезьян», — сказал профессор Джон Мэннинг из Университета Суонси.

Измерения правой руки дали наиболее четкий результат в исследовании, что согласуется с более ранними исследованиями, показывающими, что эффекты соотношения длины пальцев часто проявляются сильнее на правой стороне тела.

Эта односторонняя закономерность подчеркивает необходимость тщательного воспроизведения результатов, поскольку слабые биологические сигналы иногда могут изменяться случайно.

Окружность головы остается стандартным показателем для новорожденных, поскольку череп расширяется вместе с растущим мозгом во время беременности и в раннем младенчестве.

Исследования с использованием методов визуализации показали, что больший размер головы новорожденного, как правило, соответствует большему общему объему мозга, хотя эта зависимость не является точной.

Долгосрочные когортные исследования также показывают, что более быстрый рост головы в младенчестве может коррелировать с более высокими результатами когнитивных тестов в более позднем детстве.

Тем не менее, размер головы отражает генетику, питание и множество факторов окружающей среды, а это значит, что ни один отдельный показатель не может предсказать способности ребенка.

Аналогичным образом, соотношение размеров пальцев дает лишь приблизительное представление о раннем воздействии гормонов, а не является диагностическим маркером.

Гены, питание и постнатальный опыт — все это влияет на развитие мозга, ограничивая возможности объяснения этого процесса с помощью какого-либо отдельного биологического сигнала.

Полученные результаты также связаны с более широкими вопросами об эволюции человека. Для формирования и поддержания большого мозга требуется значительное количество энергии, что создает дополнительную нагрузку как на матерей, так и на развивающихся младенцев.

Гормональные сигналы, стимулирующие рост головного мозга, могут также влиять на рост других тканей, создавая биологические компромиссы, определяющие эволюционные результаты.

Понимание того, как пренатальные гормоны влияют на раннее развитие, может помочь исследователям выяснить, почему у человека развился необычно большой мозг по сравнению с другими приматами.

Однако исследователям по-прежнему потребуются более убедительные доказательства связи между воздействием гормонов, развитием мозга и последующим здоровьем в различных группах населения.

Дальнейшая работа может начаться с повторения этих измерений у новорожденных в больницах, представляющих различные генетические особенности, диеты и условия дородового ухода.

Такой подход поможет определить, сохраняется ли закономерность «палец к мозгу» в более широких популяциях.

Сопоставление соотношений 2D:4D на пальцах с измерениями уровня гормонов, проведенными во время беременности, позволило бы более непосредственно проверить, действительно ли соотношение 2D:4D отражает воздействие эстрогена на плод человека.

МРТ головного мозга в более позднем детском возрасте также может показать, соответствует ли сигнал размера головы конкретным областям мозга, связанным с обучением.

В совокупности эти шаги позволили бы прояснить, как раннее воздействие гормонов оставляет стойкие биологические следы. На данный момент наблюдаемая связь между пропорциями пальцев и размером мозга новорожденного представляет собой скорее интригующее направление в биологии развития, чем инструмент для прогнозирования индивидуальных особенностей.

Благодаря более широким массивам данных и более длительному периоду наблюдения исследователи, возможно, в конечном итоге выяснят, помогает ли этот ранний гормональный сигнал объяснить, как человеческий мозг эволюционировал до таких больших размеров.