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在这篇发表在《Nature》期刊的文章中，研究者们探讨了女性在怀孕、分娩和产后期间的神经可塑性变化。通过对110名首次怀孕的母亲和34名未生育女性进行的纵向研究，研究者们发现，孕晚期母亲的大脑皮层体积在所有功能网络中均低于对照组。这些差异在产后早期有所减弱。默认模式网络和前顶叶网络在围产期表现出低于预期的体积增加，表明这些网络的减少可能会持续更长时间。此外，研究还发现，选择性剖腹产的母亲在皮层变化轨迹上有所不同。研究结果在一个独立样本中得到了重复验证。这些数据表明，怀孕期间皮层体积的动态减少在产后期间会有所减弱，并且不同的大脑网络和分娩类型会影响这一变化的速度。
怀孕是成人生活中一个独特的神经可塑性时期。近年来，研究者们开始关注怀孕期间大脑的结构变化，尤其是通过非侵入性的大脑成像技术，如磁共振成像（MRI），来研究与怀孕相关的大脑结构变化。已有的前瞻性纵向MRI研究在首次怀孕前后扫描母亲的大脑，发现默认模式网络的皮层体积在分娩后多年仍然减少。然而，其他研究在产后期的扫描中报告了相反的轨迹，即多个大脑网络，包括默认模式网络的皮层体积增加。尽管这些发现看似矛盾，但它们实际上符合大脑体积变化的动态演变，即怀孕期间皮层体积最初下降，而在产后期增加，但至少在默认模式区域未达到怀孕前的水平。
目前的神经影像学研究旨在揭示怀孕、分娩和产后对母亲神经可塑性的具体贡献。研究者们推测，怀孕和产后涉及的神经可塑性过程在大脑皮层上产生相反的效果：怀孕期间减少，产后增加。此外，分娩这一具有独特激素、免疫和生理特征的事件，可能是皮层轨迹逆转的转折点。通过病例对照纵向设计，该研究追踪了从怀孕晚期到早期产后的皮层结构变化，研究对象为迄今为止最大样本量的首次为人母的女性。研究结果显示，怀孕期间母亲的皮层体积和厚度低于对照组，而这种差异在产后早期有所减弱。研究还发现，分娩方式（如计划剖腹产）对皮层变化轨迹有不同的影响。
研究表明，妊娠期间大脑皮层体积的减少在产后会有所恢复，但恢复的程度因大脑网络和分娩方式而异。特别是，选择性剖宫产的母亲在产后早期的皮层体积增加更为显著，这表明分娩方式可能影响大脑的神经可塑性变化。
1. 皮层体积变化：怀孕晚期，初产妇的整体皮层体积和厚度低于无生育史的女性，这种差异在产后早期有所减弱。这表明怀孕期间引发了皮层体积的缩减，而这些缩减在产后阶段得到一定程度的恢复。
2. 功能网络的特异性变化：研究发现，默认模式网络和额顶网络在怀孕期间的体积增加低于预期，意味着这些区域的缩减可能会持续更长时间。这可能影响与自我参照处理和社交认知相关的功能。
3. 分娩方式的影响：选择性剖宫产的母亲在产后的皮层体积恢复较快。这提示自然分娩过程中的生理和免疫变化可能对大脑的神经可塑性有独特的影响。
4. 临床应用：这些结果强调了产前和产后护理的重要性，尤其是针对母亲心理健康和大脑健康的保护和支持措施，以促进母亲角色的顺利过渡。这项研究为进一步探索孕期和产后大脑变化及其对母亲心理健康和育儿能力的影响提供了宝贵的基础，也为临床干预措施的制定提供了科学依据。
1. 研究设计：采用纵向研究设计，分为实验组（首次怀孕的母亲）和对照组（未生育的女性）。实验组包括110名首次怀孕的母亲和29名重复实验的母亲，而对照组包括34名未生育的女性。研究在晚孕期和产后早期两个时间点收集数据。
2. 数据收集：采用磁共振成像（MRI）技术来跟踪大脑皮质的变化，并收集产科和神经心理学数据。
3. 评估时点：在晚孕期和产后早期进行评估，比较怀孕晚期的母亲与未生育女性的脑部差异，并分析从怀孕晚期到产后早期的纵向变化。
4. 分析方法：使用线性混合效应模型分析脑皮质的总体和顶点水平的体积、厚度和表面积变化。5. 分娩方式的影响：比较经历了自然分娩过程的母亲与选择性剖腹产的母亲之间的脑部变化，以评估分娩对皮质轨迹的调节作用。6. 神经心理学变量：测量并分析与母亲的压力、睡眠质量、抑郁症状和母婴依恋相关的神经心理学变量的变化。
数据解读
图1展示了在妊娠晚期（Prg）和产后早期（Post）两个阶段参与研究的母亲和未产妇女的数量，以及在这两个阶段之间的退出情况。在主数据集和复制数据集中，分别有三名和六名女性因失去兴趣而被排除在外。只有完成了妊娠晚期和产后早期两个阶段的参与者才被纳入分析。
图2：孕晚期和产后早期母亲与未育女性在皮层体积、厚度和表面积上的组间差异
研究了孕晚期和产后早期母亲与未育女性在皮层体积、厚度和表面积上的差异。通过调整后的线性混合效应模型分析了每个阶段的组固定效应。a. 通过小提琴图和嵌入的箱线图展示了孕晚期（Prg）和产后早期（Post）阶段母亲（n=110）和对照组（未育女性；n=34）的整体皮层指标分布。组间差异的效应大小通过与相应的单尾Wald F检验相关的符号偏部分η平方计算。值得注意的是，表面积的高个体间变异性可能降低了检测组间差异的统计能力。b. 顶点级二值图显示了组间显著的皮层差异，特别是母亲组相比对照组较低的值。黄色、橙色和蓝色分别表示孕晚期和产后早期阶段较低的皮层值及两阶段的重叠。二值图投影到FreeSurfer软件提供的膨胀fsaverage模板上。结论：研究发现，母亲在孕晚期和产后早期阶段的皮层体积、厚度和表面积均低于未育女性，尤其是在个体间变异性较小的情况下，这些差异更为显著。
图3：从妊娠晚期到产后早期，母亲与未生育女性在皮层体积、厚度和表面积上的纵向变化
图3研究了母亲与未生育女性在妊娠晚期到产后早期的皮层体积、厚度和表面积的变化，使用调整后的线性混合效应模型分析了组别与时间的交互作用。a. 实验设计和结果：使用小提琴图和嵌入的箱线图展示了母亲（n=110）和对照组（未生育女性，n=34）在全球指标百分比变化的分布。效应大小通过与单尾Wald F检验相关的符号偏部分η平方计算。b. 实验设计和结果：组别与时间交互作用的顶点效应大小图显示出母亲组相比对照组更大的减少（蓝色）和更大的增加（红色）。符号效应大小图投影到FreeSurfer软件提供的膨胀fsaverage模板上。c. 实验设计和结果：分析了皮层指标全球百分比变化与两次测量间的产后时间百分比之间的相关性。结论：研究表明，母亲在妊娠晚期到产后早期的皮层体积、厚度和表面积发生显著变化，这些变化与产后时间的百分比相关。
图4：顶点水平皮层体积组间差异的平均符号效应大小的旋转测试
图4旨在比较母亲组与未生育女性（对照组）在七个大规模功能性脑网络中的皮层体积差异。为了分析母亲组（n=110）与未生育女性（对照组，n=34）在七个大规模功能性脑网络中的皮层体积差异，作者进行了旋转测试。黑色水平线表示观察到的值，提琴图反映了通过1,000次旋转置换获得的零分布。当P值小于0.05时，报告了确切的单尾P值。未进行多重比较校正。箱线图中心的白点表示中位数，箱体包含下四分位数和上四分位数，须线延伸到1.5倍四分位距范围内的最小值和最大值。结论：通过旋转测试，发现母亲组与未生育女性在皮层体积上存在显著差异，尤其是在七个大规模功能性脑网络中。
图5比较了主数据集和复制数据集中母亲与对照组之间的皮质差异和纵向变化。主数据集包含110名母亲和34名未生育女性（对照组），复制数据集包含29名母亲和24名对照组。A. 为了比较妊娠晚期母亲与对照组之间的皮质差异，作者使用顶点签名效应大小图进行分析。结果显示，在妊娠晚期，母亲的皮质值相较于对照组有较低（蓝色）和较高（红色）的变化。效应大小图是通过单尾Wald F检验的结果，投影到FreeSurfer软件提供的膨胀fsaverage模板上。脑表面上的黑色轮廓显示了通过FDR校正的显著结果。B. 为了分析母亲与对照组之间的皮质纵向变化，作者使用顶点签名效应大小图进行分析。结果显示，母亲相较于对照组有较大的减少（蓝色）和增加（红色）。效应大小图同样是通过单尾Wald F检验的结果，投影到FreeSurfer软件提供的膨胀fsaverage模板上。右侧的图表通过单尾旋转测试和Pearson相关分析测试了主数据集与复制数据集之间的空间对应性。黑色水平条表示观察值，小提琴图反映了通过1,000次旋转置换获得的空分布。箱线图中心的白点代表中位数，箱体包围下四分位数和上四分位数，须线延伸到1.5倍四分位距范围内的最小值和最大值。C. 为了研究皮质指标全局变化百分比与两次测量间产后时间百分比之间的相关性，作者分析了主数据集（绿色）和复制数据集（粉色）。彩色线条和阴影区域代表最小二乘回归线和95%置信区间。结论：主数据集和复制数据集均显示出母亲与对照组在妊娠晚期和产后皮质变化的显著差异，并且这些变化与产后时间的百分比相关。
图6展示了母亲群体中不同神经心理变量之间的相关性。图的对角线部分展示了各个变量的分布情况。左下角的部分展示了变量之间的散点图，并附有最小二乘回归线和95%置信区间。右上角的部分展示了Pearson相关系数（R）及其未校正的P值。P值低于0.0001的以指数形式表示。从左到右，神经心理变量对应的问卷依次为：母亲依恋量表、爱丁堡抑郁量表、匹兹堡睡眠质量指数、感知压力量表、孕期焦虑量表、母亲压力量表和分娩体验问卷。结论：该图揭示了母亲群体中神经心理变量之间的相关性，提供了关于母亲心理健康状态的多维度理解。
