Кортикальна структура головного мозку та виконавча функція у дітей можуть впливати на вибір батьками дієти для немовлят

Анотація

СПОСІБ ТА МЕТА: Хоча відомо, що грудне вигодовування сприяє здоровому розвитку мозку у дітей, потенційні ефекти сумішей, що суттєво відрізняються за складом (тобто на основі молока та сої) під час дитинства, на розвиток мозку неясні.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ: Сімдесят один 8-річний вік дітей, які переважно перебували на грудному вигодовуванні, годували молочною сумішшю або соєвою сумішшю, яку годували у дитинстві, був набраний для МР-томографії головного мозку та інвентаризації оцінки поведінки (виконання анкети до батьки). Коркові функції головного мозку, виміряні за допомогою МР-зображень, такі як товщина кори та площа поверхні, були витягнуті та порівняні між групами та співвідношені з оцінкою інвентаризації рейтингу поведінки виконавчої функції.

РЕЗУЛЬТАТИ: Скупчення в лобовій та потиличній частках показали суттєві відмінності (кластерно P ≤ .05, виправлене для множинних порівнянь) у товщі кори та площі поверхні серед 3 дієтичних груп. Ефекти були більш помітними для хлопчиків, особливо для порівняння молочної суміші, яку годували, та соєвої суміші, яку годували хлопчикам. Оцінки виконавчої функції та поведінки показали суттєво нижчі показники оцінки поведінки у виконавчих функціях у групах, які згодовували соєві суміші, порівняно з групами, що годували молочними сумішами, що здебільшого пояснювалося різницею у хлопчиків. Не було відмінностей між групами молочної суміші, що годується, та групами, які годували груддю, для будь-якої статі. Середня товщина кори для декількох скупчень мозку, що виявляє ефекти, пов’язані з дієтою немовляти, суттєво корелюють з оцінками оцінки поведінки у рейтингу виконавчих функцій.

ВИСНОВКИ: Вибір дієти для немовлят (тобто годування груддю, годування сумішшю молоком, сумішшю сої) може мати довгострокові та специфічні для статі наслідки для розвитку кори та виконавчої функції та поведінки дитячого мозку.

СКОРОЧЕННЯ:

Дієти для немовлят можуть мати тривалий вплив на анатомію та функції мозку, а також на результати нейро-поведінкової діяльності через механізми програмування, які залишаються повністю розробленими. У цьому дослідженні ми припустили, що існують структурні відмінності в корі головного мозку дітей шкільного віку, які пов’язані з типом дієти під час дитинства, тобто з грудним молоком, сумішшю коров’ячого молока або соєвою сумішшю. Ми також висунули гіпотезу, що ці відмінності в структурі мозку пов'язані з різницею в поведінці, зокрема, з виконавчим функціонуванням, яке повідомляється батьками. Щоб перевірити гіпотезу, ми набрали здорових 8-річних дітей, яких переважно годували груддю (БФ), годували сумішшю коров'ячого молока (МФ) або соєвою сумішшю (СФ) протягом першого року життя, і оцінювали розвиток мозочного шару мозку Зображення МР та їх виконавча функція та поведінка з використанням оцінки інвентаризації виконавчих функцій (BRIEF). Зокрема, ми виміряли товщину кори головного мозку та площу поверхні, а також поведінкову регуляцію та індекси метапізнання та інші підкласи BRIEF, і порівняли ці параметри серед 3 дієтичних груп. Ми також перевірили, чи є суттєва кореляція між цими параметрами візуалізації MR та показниками BRIEF, незалежно від групи немовлят.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Предмети

Демографічна інформація про 8-річних дітей, які брали участь у дослідженні

Збір даних MR Imaging

У всіх дітей була проведена МР-діагностика мозку в рентгенологічному відділенні Дитячої лікарні Арканзасу на сканері 1,5 т Ахієва (Philips Healthcare) із розміром отвору 60 см, амплітудою градієнта 33 мТ/м та 100 мТ/м/мс максимальна швидкість знищення. Вбудована котушка корпусу використовувалася як передавач, а стандартна 8-канальна котушка чутливості, що кодує, використовувалася як приймач. Дані структурної візуалізації мозку отримували за допомогою T1-зваженої тривимірної ехо-ехо-імпульсної послідовності із наступними параметрами: TR = 7,3 мс; ТЕ = 3,4 мс; кут перекидання = 8 °; розмір вокселя отримання = 1 × 1 × 1 мм; розмір матриці = 256 × 232 × 150; дві середні величини; і 7 хвилин часу сканування. Всі зображення переглядалися на сканері під час сканування, і сканування із значними артефактами руху повторювалося.

Обробка МР-зображень

Усі МР-зображення, зважені за Т1, експортувались на комп’ютер Macintosh із програмним забезпеченням FreeSurfer (http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu) для кортикального аналізу. Були застосовані стандартні етапи попередньої обробки, включаючи корекцію руху, видалення немозкової тканини та трансформацію в простір Талайраха. Потім проводили сегментацію зображень (до білої речовини, сірої речовини та ліквору), після чого нормалізація інтенсивності, тесселяція коркових корків сірої/білої речовини, автоматична корекція топології та деформація поверхні. Кортикальні зображення реєстрували у сферичному атласі, щоб відповідати геометрії суб’єктів, і розподіляли в різні ділянки мозку на основі анатомії. Крім того, для згладжування карт параметрів було застосовано ядро розмиття Гауса на половину максимуму 10 мм. Всі оброблені або проміжні зображення були візуально перевірені для забезпечення якості. Товщина кори і площа зовнішньої поверхні розраховувались відповідно з відстаней між сірими/білими та сірими/CSF межами та площею всіх вершин вздовж поверхні. Карти товщини кори та площі поверхні кори потім подавались до Загальної лінійної моделі (GLM) у FreeSurfer для групових порівнянь.

КОРОТКА Оцінка

BRIEF - це опитувальник для батьків з 86 пунктів, який оцінює виконавчу функцію та поведінку своїх дітей та підлітків віком 5–18 років. 15 Батьків дітей, які завершили МР-томографію, попросили пройти BRIEF-оцінку. З відповідей на опитувальник було отримано вісім клінічних під шкал, включаючи заборону, зміну, емоційний контроль, ініціювання, робочу пам’ять, планування/організацію, організацію матеріалів та моніторинг. Ці 8 підскал сформували 2 індекси щодо виконавчої функції та поведінки дітей: Індекс регулювання поведінки (BRI) та Індекс метапізнання та 1 загальний бал: Global Executive Composite (GEC). Крім того, ми також отримали 2 оцінки достовірності: Негативність (відображає ступінь, на який опитувальник відповідав надзвичайно негативно) та Неузгодженість (відображає ступінь відповіді респондента на подібні запитання непослідовним чином). Всі BRIEF оцінки/індекси/субскали порівнювали між 3 дієтичними групами, а також розраховували їх кореляцію з МР-зображеннями - вимірювали товщину кори і площу поверхні.

Статистичний аналіз

РЕЗУЛЬТАТИ

Результати MR Imaging

Суттєвих відмінностей у демографічних характеристиках у 3 групах годівлі не було (Таблиця 1). Жодних значущих групових ефектів серед груп BF/MF/SF не спостерігалося щодо глобальних зображувальних особливостей мозку, таких як середня товщина кори, загальна площа поверхні, загальний об'єм кортикальної сірої речовини та внутрішньочерепний об'єм. Деталі наведені в таблиці 2.

Глобальні функції візуалізації для 3 груп годівлі

Кластери, які показали суттєві відмінності (P ≤ .05, виправлено) у групових порівняннях товщини кори та площі поверхні a

КОРОТКІ результати оцінки

Співвідношення між вимірюваннями МР-зображень та короткими показниками

Для кластерів, які продемонстрували суттєві відмінності в регіональній товщині кортикальної зони або площі поверхні серед різних груп дієт (див. Розділ Висновки MR Imaging Results вище), кореляція між цими морфометричними ознаками та кожною з оцінок BRIEF/індексів/підмасштабів також була перевірена. Для хлопчиків загальні показники GEC (он-лайн Рис. 3) суттєво корелювали з товщиною кортикальної скопленості кластера 1 (r = 0,51, P = .004), кластера 2 (r = 0,54, P = .002), кластера 4 ( r = 0,56, P = 0,01) та кластер 6 (r = 0,41, P = 0,02). Не було значущої кореляції між показниками GEC та товщиною кори кори та площею поверхні в інших кластерах (он-лайн таблиця). У дівчаток не було значущої кореляції між показниками GEC та будь-якими ознаками скупчення (товщина кори та площа поверхні). Подібним чином, для індексів BRI та Metacognition та 8 підкаскалів BRIEF значні кореляції з товщиною кори в кластерах 1, 2, 4 та 6 спостерігались у ряді тестів для хлопчиків, тоді як для дівчат не спостерігалося значних кореляцій (за винятком кореляція між показником робочої пам’яті та товщиною кори в кластері 6, r = 0,38, P = 0,02) (он-лайн таблиця).

ОБГОВОРЕННЯ

Регіони мозку показали, що пов'язаний з дієтою немовляти вплив на товщину кори та площу кори у цих 8-річних дітей здебільшого стосується клину та кори перикаліну. Це області, які зазвичай розглядають як первинну зорову кору, з основною функцією базової зорової обробки. Інші ділянки мозку, які виявляли ефекти, пов’язані з дієтою для немовлят, включали наступне: мовна звивина, яка також пов’язана з обробкою зору, а також кодуванням зорових спогадів; передцентральна звивина, широко відома як первинна рухова кора і контролює довільний рух; і середня лобова звивина, яка пов’язана з низкою функцій мозку, таких як мова та пізнання. Попередні дослідження, що повідомляли про асоціації між дієтами немовлят (зокрема, грудним вигодовуванням) та розвитком кори головного мозку у дітей (наприклад, товщиною кори або регіональним обсягом сірої речовини), спостерігали значні наслідки, головним чином, в тім'яній та скроневій частках. 7,10 Наше дослідження виявило додаткові ділянки мозку в лобовій та потиличній частках, на які також впливала дієта немовлят, вказуючи на можливо широко розповсюджені та глибокі наслідки раннього харчування на розвиток дитячого мозку.

ВИСНОВКИ

Склад типових варіантів харчування, доступних для дієти немовляти (тобто BF, MF, SF), може мати глибокі та довгострокові наслідки для розвитку мозку дітей, що може бути відображено за допомогою візуалізації мозку та оцінки виконавчої функції у віці 8 років. Ефекти, схоже, специфічні для статі, оскільки хлопчики частіше виявляють ефекти, пов’язані з дієтою, ніж дівчата. Отримані дані підтверджують думку про те, що суміш на основі сої може змінити анатомію та функції мозку в подальшому житті, але будь-які зміни є помірними і не призводять до клінічно значущих дефіцитів або аномальних результатів.

Подяка

Ми дякуємо співробітникам Центру клінічних досліджень Центру дитячого харчування в Арканзасі за допомогу в проведенні цього дослідження.

Виноски

Розкриття інформації: Тін Лі - НЕПОВ'ЯЗАНІ: Працевлаштування: Університет Арканзасу в Літл-Року. Томас М. Барсук - ПОВ’ЯЗАНІ: Грант: USDA-ARS, Коментарі: фінансується грант на дослідження. Xiangyang Lou — ПОВ’ЯЗАНІ: Грант: Національний науковий фонд. * Xiawei Ou — ПОВ’ЯЗАНІ: Грант: Міністерство сільського господарства США, Коментарі: Робота, представлена в цій статті, фінансується грантом Міністерства сільського господарства США *; НЕ ПОВ'ЯЗАНІ: Гранти/Очікувані гранти: Міністерство сільського господарства США, Коментарі: Автори підтримуються низкою грантів Національного інституту охорони здоров'я/Міністерства сільського господарства США. * * Гроші, що виплачуються установі.

Цей проект підтримав Міністерство сільського господарства США - Проект служби сільськогосподарських досліджень 6026-51000-010-05S в Центрі дитячого харчування в Арканзасі. Головного слідчого також підтримує Національний інститут охорони здоров’я R01 HD099099.