Perinatal environmental enrichment affects murine neonates' brain structure before their active engagement with environment

Elk levend wezen draagt de afdruk van zijn vroegste dagen met zich mee. De wereld die een pasgeborene tegenkomt, nog voordat het kan lopen of spreken, laat een spoor na in de manier waarop het lichaam en de geest zich ontwikkelen. Wetenschappers weten al lang dat een complexe, stimulerende wereld het brein kan hervormen, waardoor het bekwaamder en veerkrachtiger wordt. Bij volwassen dieren hebben onderzoekers dit duidelijk gezien: wanneer knaagdieren in kooien worden geplaatst die gevuld zijn met speelgoed, tunnels en sociale partners, verandert hun brein fysiek; ze groeien nieuwe verbindingen en structuren aan, met name in het gebied dat verantwoordelijk is voor het geheugen. Maar een cruciale vraag bleef onbeantwoord: gebeurt dit op dezelfde manier wanneer het dier nog een baby is? Vormt de omgeving het brein van een pasgeborene die nog te jong is om de wereld te verkennen, of is het effect voorbehouden aan hen die oud genoeg zijn om met de wereld te interageren?

Een team van onderzoekers zette zich in om dit te beantwoorden door naar muizen te kijken tijdens de perinatale periode, de tijd vlak voor en vlak na de geboorte. Ze wilden zien of de omgeving waarin de moeder leefde, de hersenstructuur van haar nakomelingen kon veranderen voordat de baby's enig direct contact hadden met de buitenwereld. Hiervoor hielden ze sommige moeder-muizen in standaard, rustige kooien en andere in verrijkte omgevingen vol met nieuwe objecten en sociale complexiteit. Ze wachtten tot de pasgeboren muisjes zeven dagen oud waren, een tijdstip waarop de jongen nog blind en doof zijn en volledig afhankelijk zijn van hun moeders. Op deze fase kunnen de baby's niet klimmen, spelen of problemen oplossen; ze bestaan simpelweg in het nest. De onderzoekers gebruikten vervolgens hoogwaardige magnetische resonantie-imaging, een krachtige scantechniek waarmee wetenschappers de binnenkant van het brein kunnen zien zonder het open te snijden, om de fysieke structuur van deze zeven dagen oude breinen te meten.

De scans toonden aan dat de breinen van de pasgeborenen inderdaad verschilden, afhankelijk van de omgeving waarin hun moeders hadden geleefd. De veranderingen waren echter niet wat men zou verwachten op basis van studies naar volwassen muizen. Bij volwassen knaagdieren verschijnen de meest dramatische veranderingen meestal in de hippocampus, de regio die gekoppeld is aan leren en geheugen. In deze pasgeborenen vertoonde de hippocampus zeer weinig verschil. In plaats daarvan verschenen de meest significante structurele veranderingen in andere delen van het brein: de hindbrain (achterbrein), die de basislevensfuncties reguleert; het dorsale striatum, betrokken bij beweging en gewoontevorming; en de mediale habenula, een klein structuurtje diep in het brein. Dit suggereert dat het brein tijdens de vroege ontwikkeling op een andere manier reageert op omgevingscomplexiteit dan in de volwassenheid.

Omdat de pasgeboren muisjes te jong waren om te interageren met het verrijkte speelgoed of de complexe sociale setting, vroegen de onderzoekers zich af hoe de omgeving de hersenen van de baby mogelijk kon bereiken. Zij stelden de hypothese op dat de moeder de brug vormde. Ze observeerden dat moeders in de verrijkte omgevingen anders gedroegen dan die in de standaardkooien, waarbij ze een andere stijl van zorg aan hun jongen boden. De gegevens toonden een duidelijke link: de specifieke manieren waarop de moeders voor hun jongen zorgden, correleerden direct met de structurele veranderingen die in de breinen van de baby's werden gezien. Bovendien waren de effecten van de verrijkte omgeving en de effecten van de moederlijke zorg vergelijkbaar, wat suggereert dat het gedrag van de moeder er ten minste gedeeltelijk verantwoordelijk voor is om de voordelen van een complexe wereld door te geven aan haar nakomelingen. De studie concludeert dat het brein van een ontwikkelende muis wordt gevormd door zijn omgeving, maar dat dit bij een pasgeborene niet gebeurt door de eigen exploratie, maar door de gewijzigde zorg die het van zijn moeder ontvangt.