[1]Diamond, M. C., Johnson, R. E. & Ingham, C. Brain plasticity induced by environment and pregnancy. Int. J. Neurosci. 2, 171–178 (1971).
[2]Hoekzema E, Barba-Müller E, Pozzobon C, Picado M, Lucco F, García-García D, Soliva JC, Tobeña A, Desco M, Crone EA, Ballesteros A, Carmona S, Vilarroya O. Pregnancy leads to long-lasting changes in human brain structure. Nat Neurosci. 2017Feb;20(2):287-296. doi: 10.1038/nn.4458. Epub 2016 Dec 19. PMID: 27991897
[3]Pritschet L, Taylor CM, Cossio D, Faskowitz J, Santander T, Handwerker DA, Grotzinger H, Layher E, Chrastil ER, Jacobs EG. Neuroanatomical changes observed over the course of a human pregnancy. Nat Neurosci. 2024 Sep 16. doi: 10.1038/s41593-024-01741-0. Epub ahead of print. PMID: 39284962.
为了迎接新生命的到来，在40周左右的妊娠期内，准妈妈的身体会经历许多深刻的生理调整，包括：血浆容量增加、新陈代谢提高、耗氧量上升和免疫调节改变等。
而这些变化的主要诱因是：
雌激素和孕酮等激素水平的大幅波动。
激素变化有多“剧烈”呢？短时间内，雌激素和孕酮飙升至100-1000倍，从而启动了母体的快速适应过程。与此同时，这些激素还具有神经调节作用，能够驱动中枢神经系统的重塑。
常言道“一孕傻三年”，“傻”倒是不一定，但孕妇的大脑确实发生了惊人的变化。
早在1971年，便有动物模型显示，怀孕是神经可塑性的“黄金时期”。具体来说，妊娠期间，类固醇激素合成明显增加，推动了神经发生、树突棘生长、小胶质细胞增殖、髓鞘化和星形胶质细胞重塑。这些细胞变化在“促进母性行为”的大脑回路中尤为显著，能让准妈妈们提前进入“母亲”的角色。
那么，在人类中会发生类似的变化吗？2008年11月，神经科学家Susana Carmona与同事聊到相关话题，发现虽有大量啮齿动物研究，但人类试验几乎为零。
说干就干，为了了解人类孕期的大脑变化情况，Carmona及其团队开展了长达8年的试验，观察到：分娩后的2-3个月，大脑皮质的多个区域比受孕前平均减少了2%。该研究发表于2016年。
MRI扫描情况（图源：UK Biobank/Dave Guttridge）
这个现象同样引起了美国加州大学团队的兴趣，为了得到人类妊娠全程以及产后的大脑变化情况，研究团队跟进了一名健康的初产妇，观察她从怀孕前3周到产后2年的整个周期中神经解剖学变化。在2年多的时间里，这名参与者共接受了26次磁共振成像（MRI）扫描和静脉穿刺。
最终得到的这张“妊娠期间人脑变化图”显示，孕妇的大脑灰质体积和皮质厚度明显减少；相反，白质的微结构完整性、脑室体积和脑脊液却有所增加。也就是说，成为母亲后的你不再是从前的你，几乎所有脑区都发生了变化。
https://doi.org/10.1038/s41593-024-01741-0
这名参与者是一位38岁的健康妇女，通过体外受精成功怀孕。而之所以选择体外受精，是因为在这种方式下，能够更可控地监视整个孕期的状况。同时，从孕前到产后，体外受精孕妇的神经变化与自然受孕的几乎没有明显差异。
为了得到精密的大脑成像图，从受孕前3个月到产后2年，这名受试者共接受了26次MRI，分别是孕前4次、妊娠早期4次、孕中期6次、妊娠晚期5次，以及产后7次。
妊娠期间的大脑成像图
研究者初步通过血清学评估，监测了受试者在产前、围产期和产后时期的典型激素波动特征。
怀孕前，血清中的雌二醇（E）浓度为3.42pg/ml，孕酮（P）浓度为0.84ng/ml；而在产前3周，雌二醇和孕酮的水平分别飙升至12,400pg/ml和103ng/ml，比孕前升高了3625和122倍；不过等婴儿出生之后的3个月，雌二醇浓度降至11.50pg/ml，孕酮降至0.04ng/ml。
下面的折线图让这种变化更可视化。在妊娠期间，血清激素浓度波动上升，但产后迅速回落。
妊娠期间以及产后的激素水平变化情况
与此同时，在孕前至产后2年内，受试者的大脑内也发生了广泛的神经解剖学变化。
其中，妊娠期间，孕妇的大脑总灰质体积（GMV）、总皮质厚度（CT）和总脑容量呈线性下降，但产后出现了部分反弹。与此相反的是大脑白质的全局微观结构完整性（QA），在孕早和孕中期显著上升，但在产后回落至基线水平。
此外，研究者还观察到侧脑室扩张的非线性模式；以及在孕中晚期，脑脊液（CSF）水平迅速上升，并在产后回落。
整个研究期间，受试者的大脑指标变化
紧接着，研究者将范围缩小到「妊娠期间」，来观察与妊娠有关的大脑变化情况。
① 大脑皮质体积和厚度
研究者观察到，妊娠期间，大脑指标之间的关系如下：大脑总体积、GMV和CT之间呈正相关，而侧脑室、CSF和全局QA则与GMV呈负相关性。
大脑中GMV的变化可谓是“无处不在”——在研究者确定的400个感兴趣区域（ROIs）里，有80%的GMV与孕周呈负相关。也就是说，整个孕期，该孕妇的大脑皮层体积表现出明显减少。
其中，有几个感觉和注意力子网络对妊娠尤为敏感，包括控制（子网络B）、凸显/腹侧注意（子网络A）、背侧注意（子网络B）、默认（子网络A）和躯体运动（子网络A和B）网络。驱动网络水平变化的区域包括双侧下顶叶、后中央回、岛叶、前额叶皮层、后扣带回和躯体感觉皮层。分析发现，这些区域和相关大脑网络体积减少的速度明显快于其他区域。
全脑GMV网络的变化情况
进一步的关联性分析显示，GMV的减少与受试者的雌激素和孕酮水平有着紧密的联系，即激素水平操控了大脑神经变化。
类似的情况，也出现在CT中和皮质下GMV中。其中，与孕周关系最为密切的皮层下区域是腹侧间脑，包括了下丘脑及其后的内侧视前区和室旁核，而这些结构对诱导母性行为至关重要。
② 大脑白质微结构
脑白质束成像显示，妊娠期间随着17β-雌二醇和孕酮水平的升高，整个大脑的微结构完整性也有所增加。
具体来说，胼胝体、弓形筋束、下前枕筋束和下纵筋束，以及鞘束、中纵筋束和上纵筋束、皮质、皮质脊髓和皮质脑束均与孕周密切相关。
大脑白质的变化情况
与正常对照组的对比结果则更为清晰，研究者将整个妊娠期GMV的变化与8名对照个体的大脑进行比较，发现：“准妈妈”的脑皮层GMV的变化远远超过了正常大脑的变异性，比对照组高出近3倍。具体定位到内侧额叶发现，该子区域的体积变化是正常大脑的3-4倍。
事实上，与这名受试者孕前相比，妊娠期间的皮层和内侧额叶的平均GMV变化分别是基线变异性的6倍和3倍。
综上所述，对于一个母亲而言，妊娠期间的大脑变化特点可总结为：GMV降低、皮质变薄和白质微结构完整性增强，且随着孕周的增加而逐渐变化。其中，GMV和CT的下降会持续到产后2年，而白质完整性标志物的变化相对短暂。
而大脑神经变化背后的驱动因素是：怀孕期间的类固醇激素水平的显著上升。随着雌二醇和孕酮的增加，母体发生了“翻天覆地”的变化，包括身体质量组成、水潴留、免疫功能以及睡眠模式的变化，其中某些因素推动了神经生物学的变化。
有趣的是，“初为人父”同样会改变男性的神经系统，使得新晋奶爸的大脑皮质体积损失0.76-1.44%mm3。
不过不用担心，
GMV的减少并不意味着“变傻”，而可以理解为神经激素对大脑进行的“微调”，为“为人父母”做好准备，从而具备养育后代的能力。
事实上，怀孕对神经的可塑性甚至能增强大脑。
此外，这项研究还具有一项重大意义——能更早地监测到抑郁症或其他神经系统疾病。围产期抑郁症是一个很常见的孕期疾病，基本上每五名妇女中就会有一名罹患该疾病，而这种精确成像的方法或能更早地识别大脑健康情况，帮助临床医生确认何时和如何进行干预。
当然，这项研究的局限之处也很明显，只有一名受试者，所以得到的结果相对局限，还需要更多的人类试验来支持。
参考资料：
[1]Diamond, M. C., Johnson, R. E. & Ingham, C. Brain plasticity induced by environment and pregnancy. Int. J. Neurosci. 2, 171–178 (1971).
[2]Hoekzema E, Barba-Müller E, Pozzobon C, Picado M, Lucco F, García-García D, Soliva JC, Tobeña A, Desco M, Crone EA, Ballesteros A, Carmona S, Vilarroya O. Pregnancy leads to long-lasting changes in human brain structure. Nat Neurosci. 2017Feb;20(2):287-296. doi: 10.1038/nn.4458. Epub 2016 Dec 19. PMID: 27991897
[3]Pritschet L, Taylor CM, Cossio D, Faskowitz J, Santander T, Handwerker DA, Grotzinger H, Layher E, Chrastil ER, Jacobs EG. Neuroanatomical changes observed over the course of a human pregnancy. Nat Neurosci. 2024 Sep 16. doi: 10.1038/s41593-024-01741-0. Epub ahead of print. PMID: 39284962.
[4]https://www.nature.com/articles/d41586-024-02447-w