新技术揭示了睡眠在婴儿大脑发育中的关键作用

研究人员已经开发出一种先进的技术来测量新生儿的睡眠模式，揭示出睡眠如何显著影响出生前和出生后的大脑发育。

　　

如今，先进的技术使研究人员能够测量新生儿的睡眠模式，这重新激起了研究睡眠如何影响大脑发育的兴趣。在《Pediatric Research》最近发表的一项研究中，研究人员回顾了出生前后睡眠在大脑发育中的作用。

婴儿睡眠模式

在生命的最初几天，健康的新生儿大多处于睡眠状态，其中约50%的睡眠被认为是主动睡眠(AS)。到一个月大的时候，每天的总睡眠时间为12-15小时，AS仍然占婴儿睡眠周期的50-80%。

在3到5个月大的时候，AS和安静睡眠(QS)分别逐渐被快速眼动睡眠(REM)和非快速眼动睡眠(non-REM)所取代。1岁时，AS的比例逐渐下降到50%以下，最终过渡到QS。

这些睡眠行为的变化可以通过脑电图(EEG)测量的皮质活动观察到，随着婴儿年龄的增长，睡眠模式变得更加明显。例如，3 - 5个月大的婴儿在非快速眼动/快速睡眠阶段可以观察到睡眠纺锤波，而在5- 8个月大的婴儿在非快速眼动睡眠阶段可以观察到0.5-4.0 Hz的δ波和7-14 Hz的睡眠纺锤波。

睡眠结构在胎儿和新生儿大脑发育中的作用

啮齿类动物模型表明，与AS相关的自发活动对皮质组织和丘脑皮质连通性的发展至关重要。同样，自发活动瞬变(SATs)也建立了丘脑皮质感觉通路和皮质-皮质连接，已在妊娠24至33周的早产儿的脑电图中观察到。

自发的和外在的感觉输入都可以触发SATs，自发的感觉输入最初在月经后10到12周(PMA)之间产生，并在PMA 15-16周上调。这种感觉输入表现为抽搐，这已被证明为躯体感觉皮层中皮质体图的发展提供了所需的感觉刺激。

在大鼠中，出生后10天的大脑成熟度与足月新生儿相当，在早期睡眠中观察到SATs，在生命的前两周主要是抽搐。这些抽搐起源于红核，沿着神经通路到达脊髓、小脑、丘脑和皮层，支持体感和运动发育。

这些体内观察结果已在人体研究中得到证实，其中胎儿、早产儿和足月婴儿内源性运动的质量和数量与行为和神经发育有关。此外，较高的SATs通常与人类早产儿较大的脑容量相关。

睡眠结构在早期神经发育过程中是如何变化的

在人生的不同阶段，睡眠的作用随着发展需求的变化而变化。因此，睡眠结构，包括胎儿抽搐的数量和模式，也会发生变化。

例如，在33- 34周PMA期间，主要观察AS期间的SATs。在此之后，QS期间的SATs数量增加，同时QS也增加，以支持高效的网络形成。

早期神经发育也与不同水平的γ -氨基丁酸(GABA)有关，GABA是中枢神经系统(CNS)中的主要抑制性神经递质。在此期间，发生“GABA移位”，在此期间，GABA受体在早期发育中激活导致去极化。

GABA转移后神经元的兴奋对各种产前神经发育过程至关重要，包括自发活动、突触形成和预髓鞘形成。此后，GABA转换为超极化效应，在此期间，神经递质促进抑制活动，需要在出生后调节胎儿大脑的特定需求。

在GABA转换之前，睡眠模式似乎尤为重要，而在GABA转换之后，清醒活动和外源性感觉刺激更为重要。因此，在GABA转换之前出生的早产儿在醒着的时候不能暴露在过度的感觉刺激下，因为这些活动可能会破坏正在进行的神经发育过程和关键大脑结构的发育。

睡眠如何影响新生儿疾病?

早产会扰乱睡眠模式，从而影响神经发育。某些因素，如未成熟的神经系统暴露和合并症，会改变睡眠结构，从而降低QS，增加AS。

此外，像缺氧缺血性脑病这样的神经损伤会使睡眠-觉醒周期恶化，同样导致QS减少和AS增加。同样，脑瘫等健康状况也会增加睡眠纺锤体活动的不对称性和整体睡眠障碍。

自闭症谱系障碍等神经多样性障碍也会导致睡眠问题，但因果关系尚不清楚。呼吸系统疾病，如支气管肺发育不良，通过阻塞性睡眠呼吸暂停，使睡眠质量问题复杂化，这会影响短期和长期的神经发育。

因此，解决这些复杂的相互作用对于为高危婴儿制定有效的早期干预措施至关重要。

当前挑战和未来研究

改善早产儿的睡眠质量对神经发育结果至关重要。然而，睡眠是否直接影响发育或反映神经发育状态仍不清楚。因此，需要随机对照试验来评估改善睡眠质量的神经保护作用。

技术的进步使得对睡眠阶段的连续和不显眼的监测成为可能。然而，需要进一步的研究来确定可靠和有效的睡眠评估的最佳模式。

定义“高质量睡眠”需要平衡大脑发育的神经生物学需求和环境因素。因此，了解感官刺激如何影响睡眠，从声音刺激到音乐治疗，是至关重要的。在医院和家庭环境中，基于发育阶段、潜在条件和家庭动态进行个性化睡眠卫生干预是必不可少的。