Fetale Entwicklung: Kognition und Lernen

Vorgeburtliche Entwicklung

Die vorgeburtliche Entwicklung verläuft über neun Monate in einem uneinheitlichen Muster. Während dieser Zeit gibt es Veränderungen unterschiedlicher Intensität und Bedeutung. Die vorgeburtliche Lebensphase wird in folgende Abschnitte unterteilt: Empfängnis, Zygote (Entwicklung bis zur 2. Woche), Embryo (3. bis 8. Woche) und Fötus (9. bis 38. Woche).

Phasen der Entwicklung

Empfängnis

Alle 28 Tage verlässt abwechselnd eine Eizelle den Eierstock und wandert durch den Eileiter in die Gebärmutter. Die Eizelle ist eine der größten Zellen des menschlichen Körpers und enthält die Hälfte der notwendigen Informationen, um ein neues menschliches Wesen zu formen. Während der Ejakulation werden Millionen von Spermien produziert, die sich mit einer Geschwindigkeit von 3 cm alle 10 Minuten fortbewegen. Die Spermien können auch nach 3 oder 5 Tagen in der Vagina der Frau befruchtungsfähig sein, sodass die Befruchtung einer Eizelle nicht zum Zeitpunkt des Geschlechtsverkehrs erfolgen muss. Wenn die Eizelle den Eierstock verlässt, hat sie jedoch nur maximal 24 bis 48 Stunden Zeit für die Befruchtung. Wenn sie in dieser Zeit nicht befruchtet wird, wird sie mit der nächsten Menstruation zusammen mit der Schleimhaut der Scheidenwand ausgeschieden, die nahrhaft ist und eine gute Einnistung der befruchteten Eizelle gewährleistet. Die Spermien sind im Gegensatz zur Eizelle winzig, enthalten aber die andere Hälfte der Informationen, die die Eizelle benötigt, um ein neues menschliches Wesen zu bilden. Die Ei- und Samenzellen sind die einzigen Zellen des Körpers, die nur die Hälfte der Chromosomen enthalten, nämlich 23 und nicht 46 wie die anderen. Jedes Chromosom hat Hunderte von Genen, die aus DNA-Molekülen bestehen. Die DNA enthält die chemischen Anweisungen, die erforderlich sind, um ein neues Wesen zu bilden.

Aktuelle Studien zeigen, dass das Zusammentreffen der beiden Gameten nicht allein vom Schicksal der tapferen Spermien abhängt: Es ist bekannt, dass die Eizelle chemische Signale aussendet, um die Spermien zu leiten. Nur die besten Spermien erreichen die Eizelle, und nur eines von den wenigen, die es schaffen, kann in sie eindringen. Die Zelle, die aus der Vereinigung von Ei- und Samenzelle entsteht, wird als Zygote bezeichnet und beginnt sich etwa eine Stunde nach dem Eindringen des Spermiums in die Eizelle zu bilden. Gegenwärtig ist es Wissenschaftlern gelungen, diesen großartigen Moment in einem Labor künstlich nachzubilden. Wenn eine Eizelle durch ein Spermium befruchtet wird, bestimmt dies das Geschlecht des zukünftigen Wesens. Wir wissen, dass sich für einen neuen Menschen 23 Chromosomenpaare bilden müssen. 22 davon werden als homologe Chromosomen bezeichnet, weil sie aus den gleichen DNA-Fragmenten gebildet werden und für die Entwicklung des neuen Wesens verantwortlich sind. Die letzten beiden Chromosomen sind die Geschlechtschromosomen, die bei der Kombination von zwei Arten von Chromosomen bei Frauen XX oder bei Männern XY ergeben. Die X- und Y-Chromosomen sind sehr unterschiedlich. X ist lang und enthält etwa 3500 Gene, während das Y-Chromosom eines der kürzesten ist und nur 32 Gene hat. Außerdem hat es in einem seiner Arme eine beträchtliche Menge an nicht-kodierender DNA, die keine Anweisungen für die Proteinbildung liefert. Das Geschlecht des zukünftigen Babys wird durch das Spermium bestimmt, das die Eizelle befruchtet, je nachdem, ob es Träger des X- oder Y-Chromosoms ist. Wenn es das Y-Chromosom trägt, bedeutet dies, dass ein Gen namens SRY zwischen der 5. und 8. Schwangerschaftswoche die Gonadendifferenzierung der Hoden und alle anderen damit verbundenen Veränderungen beim Mann hervorruft. Wenn nicht, verwandelt sich der Embryo in eine Frau, da das SRY-Gen nicht vorhanden ist und sich daher die Gonade in den Eierstock differenziert.

Die befruchtete Eizelle (Zygote) vermehrt sich sehr schnell und bildet zunächst eine feste Masse, die Morula genannt wird. Diese kompakte Morula wird zu einer Hohlkugel, die Blastula genannt wird. Dann sinkt sie ab und faltet sich von einer ihrer Hemisphären, bis sie sich mit der anderen zu einem Sack oder einer Hohlkugel mit zwei Wänden verbindet. Nun ist sie bereit, sich in die Wand der Gebärmutter einzunisten, die mit Blut angereichert ist, und der Prozess der Gastrulation beginnt. Diese Einnistung dauert etwa 6 Tage. Bis vor kurzem wusste niemand genau, wie der Embryo in die Gebärmutterwand implantiert wird. Neuere Untersuchungen zeigen, dass die Fixierung zunächst instabil ist und dann eine Reihe von Versuchen unternommen wird, um sie vollständig zu stoppen. Es ist bekannt, dass die Haftung durch das Molekül L-Selektin erfolgt, das mit Kohlenhydraten interagiert, die an der Wand platziert sind. Dieser Befund warf die Hypothese auf, dass eine mögliche Veränderung in diesem Prozess die Ursache für einige natürliche Fehlgeburten und Unfruchtbarkeit sein könnte, d. h. die Zygote kann sich einfach nicht in die Gebärmutter einnisten und somit den Prozess nicht fortsetzen. Wenn die Implantation erfolgreich ist, beginnt die Spezialisierung bestimmter Zellen, von denen einige im äußeren Bereich bleiben und andere sich im Inneren entwickeln. Die ersteren sollen den Embryo stützen und die letzteren den Embryo selbst bilden. Wir müssen zwischen Differenzierung und Morphogenese unterscheiden, wenn wir uns auf die Entwicklung beziehen. Differenzierung ist ein Prozess, bei dem eine undifferenzierte Zelle, d. h. eine Zelle, die potenziell zu jeder spezialisierten Zelle werden kann, mit anderen Zellen gruppiert wird, um ein Organ, Gewebe oder Organe zu bilden. Morphogenese ist ein Prozess auf morphologischer Ebene in den Organen, die konfiguriert und umgebaut werden, um Platz für einen Organismus mit morphologischen und funktionellen Eigenschaften zu schaffen. Wenn genetische oder umweltbedingte Ursachen eine Veränderung in der Morphogenese hervorrufen, kann der Embryo angeborene Fehlbildungen unterschiedlichen Schweregrades entwickeln, die sein Leben lang bestehen bleiben.

Embryo

Diese Zeit ist wohl die wichtigste und schwierigste der Schwangerschaft, da in dieser Phase alle wichtigen inneren Strukturen und die äußere Form gebildet werden. Wir haben festgestellt, dass das Merkmal und die gemeinsame Entwicklung die Morphogenese der Wirbeltiere ist. Zwei Merkmale, die uns folgen, sind ein verstecktes Skript: Das eine ist die kraniale Entwicklung und das andere ist die proximodistale Entwicklung. Die erste, die kranio-kaudale Entwicklung, bedeutet, dass die ersten morphologischen Teile, die sich abzeichnen, Kopf und Rumpf sind. Dieses Entwicklungsskript wird von der proximodistalen Entwicklung begleitet, d. h. das Wachstum ist von der Mitte des Körpers bis in die entlegensten Bereiche ausgerichtet. Einige Zellen der Zygote blieben draußen und andere drinnen. Einige dieser inneren Zellen beginnen sich in drei Keimblätter zu differenzieren. Der Prozess wird auch als Gastrulation bezeichnet. Am Ende der 2. Woche sieht der Embryo aus wie ein Zylinder, in dem sich diese drei Keimblätter unterscheiden lassen: Ektoderm, Mesoderm und Entoderm. Das Schicksal der Keimblätter ist wie folgt festgelegt: Das Ektoderm steht mit der Außenwelt in Verbindung und ist für die Bildung des Nervensystems, der Augen, der Nase, der Ohren, des Zahnschmelzes, der Haut und der Haare verantwortlich. Das Mesoderm spezialisiert sich auf die Muskeln, Knorpel, Knochen und die Geschlechtsorgane sowie das Herz. Das Entoderm bildet die inneren Organe und Drüsen. Da sich die inneren Zellen der Zygote zum Embryo entwickeln, entwickeln sich derzeit auch die drei wichtigsten externen Unterstützungssysteme: Die Fruchtblase ist eine mit Flüssigkeit gefüllte Membran, die den Embryo umgibt und ihn schützt und die Umgebungstemperatur aufrechterhält. Die Plazenta ist das Gewebe, durch das der Fötus und die Mutter Materialien austauschen. Ohne dieses System könnte der Fötus weder Nahrung noch Sauerstoff erhalten und sich nicht entwickeln. Die Nabelschnur verbindet den Embryo mit der Plazenta und besteht aus den Röhren, die die Materialien im Austausch zwischen Fötus und Mutter transportieren. Das fetale Blut vermischt sich nicht mit dem der Mutter, daher kann es unterschiedliche Blutgruppen haben. Die gesamte Transaktion erfolgt auf der Membran der Plazenta, die wie ein Filter wirkt. Diese drei Komponenten unterstützen den Embryo, und ohne sie könnte sich der Embryo nicht autonom entwickeln. Es ist noch nicht möglich, eine künstliche Unterstützung für ein menschliches Wesen außerhalb der natürlichen Gebärmutter zu schaffen. Es gibt Gründerzentren, in denen Frühgeborene ihre Reifungsphase abschließen können, bis sie sich völlig autonom entwickeln können. Aber wenn der Fötus vor 23 oder 24 Wochen geboren wird, ist die Überlebenschance außerhalb der Gebärmutter sehr gering.

Fötus

Während dieser Zeit entwickelt der Fötus die Strukturen, die bereits in der vorherigen Phase gebildet wurden, weiter und nimmt an Gewicht zu, bis er am Ende der Schwangerschaft etwa 3 kg wiegt und etwa 50 cm lang ist. Die Wachstumsrate ist unglaublich schnell. Ab dem 7. bis 8. Monat beginnt sich dieses Tempo jedoch zu verlangsamen. In diesem Stadium verändert der Fötus sein Aussehen drastisch und nimmt ein menschlicheres Antlitz an. Ab jetzt sind sein ganzer Körper und sein Gesicht einem bereits geborenen Baby sehr ähnlich.

Dritter Monat

Der Kopf wächst weniger. Die Haut, die zuvor durchsichtig war, verdickt sich, die Augen waren an der Seite des Kopfes und sind jetzt vorne, was dem Fötus ein menschliches Aussehen verleiht. Die Augenlider sind geschlossen und öffnen sich erst im 6. oder 7. Monat. Das Gehirn beginnt, seinen Körper grundlegend zu organisieren, was später zu komplexen Funktionen wie der Kontrolle des Hörens und Sehens führt. Die äußeren Geschlechtsorgane haben begonnen, sich zu unterscheiden. Ab jetzt kann man die Geschlechtsorgane oder den Fötus sehen. Der Fötus kann eine Faust bilden, seine Füße schütteln und schlucken. Wir haben gesehen, dass er seinen Körper als Reaktion auf taktile Stimulation bewegt oder wenn die Mutter lacht oder stark hustet. Die Mutter kann diese Bewegungen jedoch noch nicht spüren.

Vierter Monat

Es entwickeln sich die Zehennägel und die Fingernägel. Es bilden sich auch die Fingerspitzen als ausschließliches Identifikationsmerkmal des Einzelnen. Seine Augen sind durch die Augenlider lichtempfindlich. Der Geschmackssinn beginnt sich zu entwickeln. In Bezug auf den Geruchssinn dachte man bis vor kurzem, dass er sich nicht in der Gebärmutter entwickelt, da er auf die Luft und das Atmen angewiesen ist. Es wurde jedoch entdeckt, dass es eine Unterscheidung von Gerüchen gibt. Der Fötus fängt an, auf bestimmte Schallreize zu reagieren. Die Gebärmutter ist viel lauter als allgemein angenommen, und es wurden sowohl die internen Geräusche der Mutter als auch einige externe Töne gefunden.

Fünfter Monat

Auf dem Kopf erscheinen Haare und Wimpern, und sein ganzer Körper ist von Lanugo bedeckt, das eine Woche nach der Geburt entfernt wird. Nun sollte der Fötus etwa 25 cm groß sein und etwa 250 g wiegen. Das Gehirn des Fötus hat bereits 100 Milliarden Zellen, die es auch als Erwachsener haben wird. Aber wir dürfen nicht vergessen, dass der Fötus 14 Milliarden neuronale Verbindungen hat, die nach der Geburt gebildet werden, ohne die diese Neuronen nicht alle Prozesse und Phänomene, die einbezogen werden, generieren können. Ein lautes Geräusch kann den Fötus auslösen, und er kann ohne Anstrengung schwimmen und seinen Körper drehen. Da die Dynamik wächst, ist sie durch die Größe des Brustraums begrenzt. Auch in diesem Monat können Schlaf-Wach-Rhythmen beobachtet werden.

Sechster Monat

Der Fötus hat eine aufrechte Haltung, die Knochenstruktur wird gestärkt. Er misst 30 cm und wiegt 800 g.

Siebter Monat

Der Fötus beginnt mit dem Saugreflex, wenn seine Lippen eine Reibung spüren. Nun öffnet und schließt er die Augen, deren Augäpfel gebildet sind. Er kann Licht in einer rötlichen Farbe wahrnehmen, jedoch aufgrund des mütterlichen Gewebes und der Haut. Auch wenn der Fötus die Augenlider geschlossen hält, wissen wir, dass er ab dem 4. Monat auf bestimmte Lichtreize reagieren kann. Das Gehirn ist ausreichend entwickelt, um die Atmung, das Schlucken und die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur teilweise zu regulieren. Wenn er jedoch geboren wird, sollte er im Brutkasten bleiben, bis sein Körper eine ausreichende Autonomie und Abwehrkraft gegen die Außenwelt entwickelt hat. Obwohl erhebliche Fortschritte erzielt wurden, können Ärzte selten Frühgeborene unter 23 Wochen und 7 Monaten retten, da die Wahrscheinlichkeit späterer körperlicher und geistiger Erkrankungen sehr hoch ist.

Achter Monat

Bis zum 8. Monat ist die Haut nicht mehr so dick und beginnt, die mütterlichen Nährstoffe im Körper zu speichern. Ab diesem Monat liefert die Mutter die notwendigen Antikörper für mögliche Infektionen, auch noch 6 Monate nach der Geburt, dem Alter, in dem das Kind seine eigenen Abwehrkräfte entwickeln kann. Es ist alles fertig und bereit für dieses neue Wesen, das geboren wird und eine autonome Einrichtung ist. Jeder Mensch passt sich in den ersten Lebensmonaten an, verändert sich und lernt mit einer absolut erstaunlichen Geschwindigkeit.

Bewegungen

Das Interesse an spontanen und reflektorischen Bewegungen, die während des pränatalen Lebens auftreten, ist nicht neu. Bereits 1885 verwendete Preyer zwei Techniken, um die Bewegung des Fötus in verschiedenen Stadien der Schwangerschaft zu untersuchen. Eine bestand darin, seine Hände auf den Bauch der Mutter zu legen, und die andere darin, mit dem Stethoskop zu hören. Er kam zu dem Schluss, dass der Fötus seine Arme und Beine mindestens 12 Wochen lang spontan bewegt. Darüber hinaus verglich Preyer seine Notizen über die Bewegungen des Fötus mit denen des Neugeborenen und bestätigte, dass sie sehr ähnlich waren. Trotz der rudimentären Natur seiner Methode hatte Preyer Recht. Tatsächlich haben Föten sowohl spontane Bewegungen als auch Reflexbewegungen, die denen von Neugeborenen ähneln. Die aktuellen technologischen Fortschritte ermöglichen es uns, die Bewegungen des Fötus im Mutterleib zu beobachten und eingehend zu untersuchen und zu bestimmen, in welchem Stadium der Schwangerschaft sie beginnen. Eine der am häufigsten verwendeten Techniken ist bis heute der Ultraschall. Wir wissen, dass etwa bis zur 7. Woche keine autonomen Bewegungen stattfinden. Danach gibt es nur ein paar Formen von Spannung, und bis zur 12. Woche wurden die folgenden Aktivitätsmuster im Fötus gefunden: 1) Phasen des Schlafs und der Inaktivität, 2) Phasen der Bewegungen mit viel Aufregung um den Körper, 3) sporadische Schüsse in die Wand der Gebärmutter und 4) starke und regelmäßige Bewegungen des Rumpfes des Fötus. Ab der 12. Woche beginnen Bewegungsmuster zu entstehen, die für alle Föten während der Schwangerschaft und sogar nach der Geburt bestehen bleiben. Auf dem Weg zu den 15 Wochen werden 15 verschiedene Bewegungsmuster erkannt. Die Reihenfolge, in der sie erscheinen, ist für alle Föten gleich, jedoch mit leichten Abweichungen in den Zeiten, in denen sie zum ersten Mal gesehen werden, und diese Bewegungen halten während des gesamten pränatalen Lebens an und können auch nach der Geburt beobachtet werden. Von den ersten Momenten an wird eine spontane Motilität beobachtet, und wenn sich die Nerven- und Muskelstrukturen entwickeln, entstehen ständig funktionelle Bewegungsmuster. Zusammen mit den durch Ultraschall gewonnenen Daten gibt es weitere Grundsätze, die von abgetriebenen menschlichen Föten oder zu früh geborenen Föten sowie von anderen Tierarten stammen. Was die Reflexbewegungen betrifft, so erscheinen sie ontogenetisch etwa zur gleichen Zeit wie die spontanen Bewegungen. Der Unterschied zwischen den beiden Arten von Bewegungen besteht darin, dass die meisten Reflexe mit dem Überleben des Kindes bei der Geburt verbunden sind, während spontane Bewegungen eine Mission zu haben scheinen, nämlich die Bildung funktionaler Strukturen im Fötus. Ein Reflex wird in Anwesenheit von internen oder externen Reizen ausgelöst und ist mehr oder weniger spezifisch. In der Gebärmutter können verschiedene Überlegungen als Saug- und Greifreflex angesehen werden. Sicherlich entwickeln sich seit den ersten Monaten der Schwangerschaft Reflexe, die bei der Geburt zur Verfügung stehen und somit das Überleben des Babys sichern. Wenn das Baby geboren wird, verfügt es über eine große und vielfältige Anzahl von Reflexen. Viele scheinen eine klare adaptive Bedeutung zu haben, bei anderen ist ihre Funktion für das Überleben jedoch nicht klar. Das Fehlen eines Reflexes kann entweder ein Hinweis auf eine Pathologie oder eine organische Erkrankung des Neugeborenen sein, die durch einen schädlichen Einfluss während der Schwangerschaft verursacht wurde. Einige der Reflexe verschwinden, wenn das Baby wächst, und ihr Fortbestehen ist in der Regel mit einer Pathologie des Nervensystems verbunden. Viele andere Reflexe bleiben ein Leben lang bestehen, wie z. B. der Patellareflex oder das Blinzeln, und in diesen Fällen ist ihr Verschwinden oder ihre Fehlfunktion auch mit einer organischen Dysfunktion verbunden. Schließlich gibt es Reflexe, die verschwinden, um zu einem Verhalten zu werden, das kontrolliert wird, freiwillig nicht mehr subkortikal gesteuert wird, sondern zur Kontrolle an die Großhirnrinde übergeht.