《Nature Communications》：The effects of a second pregnancy on women’s brain structure and function
编辑推荐：
本文针对“多次妊娠如何影响女性大脑”这一科学盲点，开展了前瞻性研究。通过对比初产、经产及未育女性的多模态MRI数据，首次揭示二次妊娠可诱发大脑结构与功能网络的独特改变。研究发现，初产主要塑造默认模式与额顶网络，而二次妊娠则更侧重于增强背侧注意与感觉运动网络的可塑性。这些变化与母婴依恋及围产期抑郁相关，为理解母性脑适应的动态演进提供了关键证据，发表于《自然·通讯》。
在女性生命中，妊娠是一个翻天覆地的阶段，伴随着无与伦比的生理和神经内分泌变化，影响着几乎所有主要身体系统。过去的研究已经证实，初次妊娠会导致女性大脑发生广泛的结构改变，这一发现在世界各地的多项研究中得到了重复验证。然而，尽管我们开始揭开与初次妊娠相关的巨大神经可塑性，但一个关键问题仍然悬而未决：当一位女性经历再次妊娠时，她的大脑会如何变化？现有的研究全部聚焦于初次妊娠的母亲，这留下了一个巨大的知识空白——后续的妊娠是否会引起类似或不同的大脑重塑？这不仅仅是学术上的好奇，更是理解母性如何分阶段塑造大脑，以及这些变化如何与母亲的行为、心理健康乃至长期的神经健康相关联的核心问题。
为了解答“二次妊娠如何独特地改变女性大脑”这一科学问题，研究人员开展了一项严谨的前瞻性、孕前队列研究。这项研究招募了110名女性，包括即将成为第二次（经产，PRG2）或第一次（初产，PRG1）母亲的女性，以及未生育的女性作为对照组。研究人员采用了多模态磁共振成像技术，在孕前、产后早期和产后晚期对这些女性的大脑进行了扫描和分析，旨在探究二次妊娠对大脑灰质体积、白质纤维束、功能神经网络组织及神经代谢物浓度等方面的影响。研究最终发现，二次妊娠确实能独特地改变女性大脑，涉及既有一致性又有差异性的神经转化，相关成果发表在《自然·通讯》杂志上。
本研究主要运用了多项关键的神经影像学技术。研究设计为前瞻性孕前队列，参与者包括计划二次妊娠、初次妊娠的女性及未生育对照女性，并进行了纵向追踪扫描。核心成像技术包括：3T磁共振系统中的高分辨率T1加权解剖成像，用于分析大脑灰质体积、皮层厚度和表面积；静息态功能磁共振成像，用于评估大脑功能网络的连接性；扩散加权成像，用于量化白质纤维束的微结构完整性（如各向异性分数FA和平均扩散率MD）；以及磁共振波谱，用于测量特定脑区（如楔前叶/后扣带回皮层）的神经代谢物浓度。数据分析则涉及基于顶点的统计分析、多元模式分类、基于功能网络的定位分析以及统计分析。
Vertex-wise volumetric brain changes
通过基于顶点的纵向分析，研究人员发现，与对照组相比，无论是初产妇还是经产妇，从孕前到产后早期，大脑皮层体积都出现了广泛的、显著的减少。其中，初产妇大脑发生显著体积变化的区域范围比经产妇大79%，且变化中位数略高。多元模式分类分析进一步显示，仅基于大脑灰质体积的变化图谱，就能以高达80%的准确率将女性分类为经历了初次妊娠还是二次妊娠，这强有力地证明了两次妊娠对大脑结构的影响模式存在显著差异。
Associations with maternal behavior and mental health
大脑结构变化与母亲的行为和心理健康密切相关。研究发现，无论是初产妇还是经产妇，孕期观察到的脑结构变化程度都与更高的母性行为水平相关，但与产后母婴依恋问卷的评分呈正相关（因该问卷评分越高代表依恋越差）。在围产期抑郁方面，脑结构变化较小与更多的抑郁主诉相关。值得注意的是，这些相关性在初产妇中通常更广泛，提示初次妊娠的脑变化在诱发母性行为中扮演了更重要的角色。而在经产妇中，大脑体积变化与孕期抑郁和心理困扰的关联更为突出。
Network organization
通过将结构变化区域定位到已知的静息态功能网络上，研究揭示了初产与二次妊娠影响网络的异同。两者重叠的影响区域（即都发生变化的区域）主要集中在默认模式网络，其次是额顶网络和腹侧注意网络，这表明这些网络是妊娠诱导大脑可塑性的核心网络。然而，仅在初次妊娠中受到额外影响的区域也位于这些网络内，提示这些网络在初次成为母亲时经历了“主适应”，而在二次妊娠时得到进一步“微调”。相反，仅在二次妊娠中受到特异性影响的区域则主要位于躯体感觉运动网络和背侧注意网络中，指向了对处理外部刺激和任务需求网络的增强可塑性。静息态功能磁共振分析也支持了这一模式，默认模式网络内的功能一致性增加仅在初产妇中出现，而在经产妇中未发现。
White matter tract organization
对白质纤维束的分析提供了互补的证据。研究发现，初产妇在左侧上纵束颞部（SLFT）的各向异性分数（FA）降低，而经产妇则在右侧皮质脊髓束（CST）的平均扩散率（MD）降低。FA降低可能提示纤维束完整性改变，MD降低则可能反映水分子扩散受限，提示微结构组织增强。皮质脊髓束是连接感觉运动网络的主要白质通路。这一发现与经产妇在感觉运动网络结构变化更强的结果相吻合，共同指向二次妊娠增强了与外部导向行为相关网络的可塑性。
Neural metabolites
在神经代谢物方面，研究人员在楔前叶/后扣带回感兴趣区内测量了多种代谢物浓度。虽然观察到经产妇的总肌酸（tCr）在孕期有所增加，但该效应在经过多重比较校正后不显著。这与之前关于初次妊娠的研究结果类似，表明在测量区域内，初次和二次妊娠对代谢物浓度均无明确的稳健效应。
本研究通过严谨的前瞻性设计和多模态神经影像学方法，首次系统揭示了二次妊娠对女性大脑产生的独特而深刻的影响。研究得出的核心结论是，二次妊娠并非初次妊娠大脑变化的简单重复，而是一次涉及既有收敛又有分化的神经重塑过程。
一方面，二次妊娠与初次妊娠一样，都会导致大脑皮层灰质体积的广泛减少，这证实了妊娠诱导神经可塑性的普遍性。两者共同且主要地影响了与内省、社会认知和高阶认知相关的默认模式网络和额顶网络。然而，这些网络的变化在初次妊娠时更为显著和广泛，特别是在默认模式网络的功能一致性增加仅出现在初产妇中。这强烈支持了一个“初次主适应，二次再微调”的模型：女性在首次成为母亲时，大脑经历了面向母性角色的深刻“编程”和重组，特别是在处理自我相关信息和理解他人（婴儿）需求的网络；而当第二次妊娠时，大脑无需再进行如此大规模的基础性重构，而是在已有“母性神经网络”的基础上进行效率优化和功能细化。
另一方面，二次妊娠展现出了其独特性，即对指向外部世界、处理感觉运动和注意调控的网络（如背侧注意网络、躯体感觉运动网络及皮质脊髓束）产生了更强的可塑性影响。这种转变可能具有高度的适应性意义。初次做母亲，重心可能更多地在于构建母婴情感纽带和内在的母性认同；而当第二个孩子降临时，母亲需要同时照顾多个幼儿，面临更复杂的多任务处理、更频繁的体力照料和对外部环境更快速的警觉与反应需求。因此，大脑可塑性“重心”向外部导向和运动执行网络的偏移，或许正是为了帮助母亲更好地应对这些新增的、更“外向”的挑战。
这些大脑结构的变化并非与行为脱节，它们与母婴依恋的质量和围产期抑郁风险存在关联。这种关联在初产妇中更为广泛，再次印证了初次妊娠的脑变化在奠定母性行为基础中的核心作用。而经产妇的脑变化与孕期情绪困扰的更强关联，则可能反映了在已有育儿负担下再次怀孕所带来的独特压力。
总之，这项研究将我们对“母性脑”的理解从静态的、单次事件的结果，推向了一个动态的、可累积的、适应不同母性阶段的生命历程视角。它证明每一次妊娠都在女性大脑中刻下了独特且具有功能意义的印记。这些发现不仅深化了我们对人类神经可塑性极限的认识，也为未来研究妊娠次数如何影响女性长期的认知健康、情绪状态乃至对神经退行性疾病的易感性奠定了至关重要的基础。正如作者所言，这项研究表明，无论是初次还是二次妊娠，都在女性大脑上留下了独特的标记，共同谱写了母性神经重塑的复杂乐章。
