Dubbele-as covariantie van myelinisatie stuurt het ontstaan van functionele connectiviteit tijdens de zuigelingenperiode

Hoe pasgeboren breinen zich zo snel verbinden

Pasgeborenen tonen al verrassend volwassen-achtige patronen van hersenactiviteit, hoewel de bedrading van hun hersenen nog in opbouw is. Dit artikel onderzoekt een kernraadsel: hoe kunnen zuigelingenhersenen op zo’n vroege leeftijd verre regio’s coördineren, nog voordat de grote communicatieroutes van witte stof volledig zijn aangelegd? De auteurs stellen dat een subtieler kenmerk van de buitenste hersenschors—hoe de isolatie (myeline) synchroon groeit tussen regio’s—helpt verklaren hoe vroege hersennetwerken ontstaan en later gedrag beginnen te ondersteunen.

Voorbij de grote kabels van het brein kijken

Jarenlang gingen wetenschappers ervan uit dat functionele netwerken vooral voortkomen uit de geleidelijke myelinisatie van witte stof, de diepe bundels zenuwvezels die elektrische signalen versnellen. Maar bij pasgeborenen zijn deze banen verre van volwassen, ze bereiken slechts een fractie van de myelinisatie van volwassenen, terwijl de rustende hersenactiviteit al in herkenbare netwerken valt uiteen. Deze mismatch suggereert dat langafstandswerking alleen niet kan verklaren hoe vroege hersencommunicatie werkt. De auteurs richten zich in plaats daarvan op grijze stof, het dunne buitenblad van de hersenen waar cellichamen wonen en waar myelinisatie eerder begint en een eigen tijdschema volgt.

Twee manieren waarop corticale isolatie samen groeit

Het team introduceerde een "dubbele-as"-kader om vast te leggen hoe myelinisatie in de cortex gecoördineerd verandert. De ene as kijkt over baby's heen: als hetzelfde paar regio’s bij veel zuigelingen vergelijkbaar gemyeliniseerd is, delen ze een groepsniveau-ontwikkelingspatroon. De andere as kijkt binnen het brein van elke baby: als twee regio’s binnen één zuigeling vergelijkbare myelinewaarden hebben, delen ze een individueel patroon. Aan de hand van gedetailleerde MRI-scanresultaten van honderden pasgeborenen bouwden de onderzoekers kaarten van deze covarianties en vroegen ze vervolgens hoe goed die voorspelden welke regio’s synchroon activiteit vertonen in rust, een standaardmaat voor functionele connectiviteit.

Een nieuwe maat verbindt structuur en activiteit

Door beide assen te combineren, definieerden de auteurs een myelinisatie–functie koppelingsindex, of MFC, die weerspiegelt hoe sterk lokale myelinisatiepatronen samenvallen met functionele verbindingen. Ze vonden dat deze index het hoogste was in primaire sensorische en motorische gebieden, evenals in sleutelregio’s zoals de insula en delen van de temporale kwab. MFC nam toe met de leeftijd tijdens de late foetale en vroege postnatale weken, volgens een hiërarchische voortgang: basis sensorische en motorische regio’s versterkten eerst, terwijl hogere-orde netwerken langzamer groeiden. Belangrijk is dat deze op grijze stof gebaseerde koppeling beter presteerde dan traditionele maten gebaseerd op witte-stofbanen, wat suggereert dat vroege hersencommunicatie sterk wordt bepaald door gesynchroniseerde microstructurele groei in de cortex zelf.

Afstand, geboorte en genen spelen allemaal een rol

De studie toont ook aan dat de sterkte en groei van deze koppeling afhangen van hoe ver hersenregio’s van elkaar liggen, of de ontwikkeling voor of na de geboorte plaatsvindt, en van onderliggende genactiviteit. Nabijgelegen regio’s beginnen met sterkere koppeling, maar het zijn de verbindingen over langere afstand waarvan de koppeling na de geboorte het snelst groeit, en die daarmee de basis leggen voor complexere coördinatie door het brein. Toen de auteurs de tijd in de baarmoeder scheidden van de tijd daarna, bleek dat de zwangerschapsduur een sterker effect op MFC had dan de tijd buiten de baarmoeder, wat het belang van de intra-uteriene omgeving onderstreept. Toch maakte extra-uteriene ervaring nog steeds verschil: voldragen baby’s toonden hogere koppeling in meerdere associatieve regio’s dan te vroeg geboren zuigelingen die op dezelfde postmenstruele leeftijd werden gescand. Genexpressiegegevens van foetale en neonatale hersenen lieten zien dat regio’s met hoge MFC verrijkt zijn voor genen die betrokken zijn bij bloed–hersenbarrièrefunctie, bloedvatontwikkeling en de groei van myeline-producerende gliacellen, waarmee de waargenomen patronen worden verbonden aan specifieke biologische processen.

Vroege patronen die latere vaardigheden voorspellen

Tenslotte koppelden de onderzoekers deze vroege hersenpatronen aan gedrag meer dan een jaar later. Zuigelingen wier hersenen sterkere myelinisatie–functie koppeling vertoonden, vooral in sensomotorische netwerken en in verbindingen over langere afstand, presteerden over het algemeen beter op motorische en andere ontwikkelingsmaten rond 18 maanden leeftijd. Dit suggereert dat hoe goed corticale regio’s structureel en functioneel "samen groeien" in de zuigelingenperiode later vaardigheden kan voorspellen. Voor een lekenobservator is de kernboodschap dat vroege hersenfunctie niet uitsluitend wordt bestuurd door de grote, zichtbare zenuwbundels. In plaats daarvan hangt het ook kritisch af van de fijn afgestemde, gesynchroniseerde rijping van de buitenste lagen van het brein, gestuurd door genetica, prenatale omgeving en vroege ervaring. Dit biedt een rijker beeld van hoe gezonde hersenbedrading ontstaat—en waarom verstoringen vóór of kort na de geboorte blijvende sporen in de ontwikkeling kunnen achterlaten.

Bronvermelding: Liu, W., Chen, Y., Wang, X. et al. Dual-axis myelination covariance drives the functional connectivity emergence during infancy. Nat Commun 17, 2624 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70660-4

Trefwoorden: ontwikkeling van het infantiele brein, myelinisatie, functionele connectiviteit, grijze stof, neuroontwikkeling